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Linux內(nèi)核驅(qū)動fsync機制實現(xiàn)圖解

在Linux內(nèi)核中的IO模型基本分為4類：

1、同步阻塞I/O
2、同步非阻塞I/O
3、異步阻塞I/O
4、異步非阻塞I/O

同步：應(yīng)用顯式地通過函數(shù)訪問數(shù)據(jù)，在此函數(shù)返回時就會得到結(jié)果（成功或失敗）。
異步：應(yīng)用會顯示地通過函數(shù)提出訪問或關(guān)注申請。數(shù)據(jù)到達(dá)時，硬件和驅(qū)動會通知應(yīng)用，此時代碼一般不在讀寫訪問函數(shù)中，而是得到通知了再去有目的的訪問數(shù)據(jù)。

阻塞：在等待數(shù)據(jù)的過程中會休眠在此處，而非阻塞即函數(shù)不休眠立即返回，可執(zhí)行接下來的代碼。

對于這4種機制，在《深入Linux設(shè)備驅(qū)動程序內(nèi)核機制》中有講解，對于異步非阻塞I/O其實內(nèi)核提供了兩種實現(xiàn)一個是aio，另一個就是fasync。aio應(yīng)該算是一個比較新的框架，較為復(fù)雜，本人沒有深入的研究過，以后研究過后在寫總結(jié)。對于fasync，《深入Linux設(shè)備驅(qū)動程序內(nèi)核機制》中有詳細(xì)的講解以及實驗，在看完了這知識以后，我像往常一樣，畫了一個框圖來梳理所有的代碼關(guān)聯(lián)。這個圖在兩個月前畫好的，由于我的寶寶及工作的關(guān)系就耽擱了發(fā)布。

(上面的圖片比較下，建議下載到本地打開)

要理解內(nèi)核的fasync機制，可以結(jié)合這個圖和《深入Linux設(shè)備驅(qū)動程序內(nèi)核機制》中的講解。我根據(jù)這個流程圖，總結(jié)下我自己的認(rèn)識：
首先，fasync機制是通過內(nèi)核發(fā)送出的SIGIO信號來實現(xiàn)通知機制的，并不是通過休眠喚醒。
從這個角度來說，應(yīng)用就必須做以下工作：
1、安裝SIGIO信號（信號例程處理內(nèi)核數(shù)據(jù)可訪問的情況）
2、告訴內(nèi)核所需要通知的進(jìn)程ID
3、設(shè)置FASYNC標(biāo)志，內(nèi)核會通過驅(qū)動調(diào)用fasync方法為以后的信號通知做準(zhǔn)備。

在應(yīng)用程序完成了相關(guān)設(shè)定后，就可以做別的事了，如果有任何問題，內(nèi)核會通過SIGIO信號通知，應(yīng)用安裝的信號例程就會被調(diào)用。

而在內(nèi)核空間這端，相關(guān)的驅(qū)動程序需要實現(xiàn)以下工作：
1、定義一個全局的struct fasync_struct指針；
2、實現(xiàn)file_operations中的fasync方法，基本就是調(diào)用內(nèi)核的輔助函數(shù)fasync_helper。
3、在驅(qū)動某個可以獲知數(shù)據(jù)可訪問信息的例程中調(diào)用kill_fasync函數(shù)。

通過以上內(nèi)核與應(yīng)用的配合，就可以方便的使用內(nèi)核異步通知機制。這種機制用起來簡單，觀其機制，一開始覺得挺復(fù)雜的，一旦深入將所有相關(guān)的結(jié)構(gòu)體和例程整理一下就會發(fā)現(xiàn)，其實這個機制的實現(xiàn)也很清楚明了。個人一直認(rèn)為對于內(nèi)核的學(xué)習(xí)，首先要理清構(gòu)架及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)間的關(guān)系。而看別人的代碼分析能讓你適當(dāng)?shù)睦斫庀聵?gòu)架，最后關(guān)鍵在于自己RTFSC。所以我現(xiàn)在一般不再博文中分析代碼，而只說構(gòu)架和圖解，代碼需要有興趣的朋友自己分析。

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Linux內(nèi)核驅(qū)動fsync機制實現(xiàn)圖解