linux内核学习---fasync简介

fasync简介

异步通知fasync应用于系统调用signal和sigaction函数，简单的说，signal函数就是让一个信号与与一个函数对应，每当接收到这个信号就会调用相应的函数。[1]
那么什么是异步通知？异步通知类似于中断的机制，当设备可写时，设备驱动函数发送一个信号给内核，告知内核有数据可读,在条件不满足之前，并不会造成阻塞。而不像之前学的阻塞型IO和poll，它们是调用函数进去检查，条件不满足时还会造成阻塞。

应用层中启用异步通知机制

其实在应用层启用异步通知只三个步骤：
1）signal(SIGIO, sig_handler);
调用signal函数，让指定的信号SIGIO与处理函数sig_handler对应。
2）fcntl(fd, F_SET_OWNER, getpid());
指定一个进程作为文件的“属主(filp->owner)”，这样内核才知道信号要发给哪个进程。
3）f_flags = fcntl(fd, F_GETFL);
fcntl(fd, F_SETFL, f_flags | FASYNC);
在设备文件中添加FASYNC标志，驱动中就会调用将要实现的test_fasync函数。
三个步骤执行后，一旦有信号产生，相应的进程就会收到。

驱动中需要实现的异步通知

3.1 异步通知内核实现

实现异步通知，内核需要知道几个东西：哪个文件(filp)，什么信号(SIGIIO)，发给哪个进程(pid)，收到信号后做什么(sig_handler)。这些都由上述前两个步骤完成了，而这前两个步骤内核帮忙实现了，所以，我们只需要实现第三个步骤的一个简单的传参。

3.2 fasync_struct结构体

要实现传参，我们需要把一个结构体struct fasync_struct添加到内核的异步队列中，这个结构体用来存放对应设备文件的信息(如fd, filp)并交给内核来管理。一但收到信号，内核就会在这个所谓的异步队列头找到相应的文件(fd)，并在filp->owner中找到对应的进程PID，并且调用对应的sig_handler了。
struct fasync_struct {
int magic;
int fa_fd;
struct fasync_struct *fa_next; /* singly linked list */
struct file *fa_file;
};

3.3 内核中我们的工作

上面说了前两个步骤会由内核完成，所以我们只要做两件事情：
1）定义结构体fasync_struct。
struct fasync_struct *async_queue;
2）实现test_fasync，把函数fasync_helper将fd,filp和定义的结构体传给内核。
int test_fasync (int fd, struct file *filp, int mode)
{
struct _test_t *dev = filp->private_data;
return fasync_helper(fd, filp, mode, &dev->async_queue);
}
函数fasync_helper的定义为：
int fasync_helper(int fd, struct file * filp, int on, struct fasync_struct **fapp)
前面的三个参数其实就是teat_fasync的三个参数，所以只要我们定义好的fasync_struct结构体也传进去就可以了。

3.4 其余的工作

另外还有两件事：
3）当设备可写时，调用函数kill_fasync发送信号SIGIO给内核。
if (dev->async_queue){
kill_fasync(&dev->async_queue, SIGIO, POLL_IN);
}
讲解一下这个函数：
void kill_fasync(struct fasync_struct **fp, int sig, int band)
sig就是我们要发送的信号。
band(带宽)，一般都是使用POLL_IN，表示设备可读，如果设备可写，使用POLL_OUT
4）当设备关闭时，需要将fasync_struct从异步队列中删除：
test_fasync(-1, filp, 0);
删除也是调用test_fasync，不过改了一下参数而已。