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1、LinuxDeviceDriver书籍（6）并发和竞争情况(2008-09-2816:28)分类：LDD3第6章高级字符驱动操作在第3章,我们建立了一个完整的设备驱动,用户可用来写入和读取.但是一个真正的设备常常提供比同步读和写更多的功能.现在我们已装备有调试工具如果发生错误,并且一个牢固的并发的理解来帮助避免事情进入错误--我们可安全地前进并且创建一个更高级的驱动.本章检查几个你需要理解的概念来编写全特性的字符设备驱动.我们从实现ioctl系统调用开始,它是用作设备控制的普通接口.接着我们进入各种和用户空间同步的方法;在本章结尾,你有一个充分的认识对于如何使进程睡眠(并且唤醒它们)
2、,实现非阻塞的I/O,并且通知用户空间当你的设备可用来读或写.我们以查看如何在驱动中实现几个不同的设备存取策略来结束.这里讨论的概念通过scull驱动的几个修改版本来演示.再一次,所有的都使用内存中的虚拟设备来实现,因此你可自己试验这些代码而不必使用任何特别的硬件.到此为止,你可能在想亲手使用真正的硬件,但是那将必须等到第9章.6.1. ioctl接口大部分驱动需要--除了读写设备的能力--通过设备驱动进行各种硬件控制的能力.大部分设备可进行超出简单的数据传输之外的操作;用户空间必须常常能够请求,例如,设备锁上它的门,弹出它的介质,报告错误信息,改变波特率,或者自我销毁.这些操作常常
3、通过ioctl方法来支持,它通过相同名子的系统调用来实现.在用户空间,ioctl系统调用有下面的原型:intioctl(intfd,unsignedlongcmd,...);这个原型由于这些点而凸现于Unix系统调用列表,这些点常常表示函数有数目不定的参数.在实际系统中,但是,一个系统调用不能真正有变数目的参数.系统调用必须有一个很好定义的原型,因为用户程序可存取它们只能通过硬件的"门".因此,原型中的点不表示一个变数目的参数,而是一个单个可选的参数,传统上标识为char*argp.这些点在那里只是为了阻止在编译时的类型检查.第3个参数的实际特点依赖所发出的特定的控制命令(第2个参数
4、).一些命令不用参数,一些用一个整数值,以及一些使用指向其他数据的指针.使用一个指针是传递任意数据到ioctl调用的方法;设备接着可与用户空间交换任何数量的数据.ioctl调用的非结构化特性使它在内核开发者中失宠.每个ioctl命令,基本上,是一个单独的,常常无文档的系统调用,并且没有方法以任何类型的全面的方式核查这些调用.也难于使非结构化的ioctl参数在所有系统上一致工作;例如,考虑运行在32-位模式的一个用户进程的64-位系统.结果,有很大的压力来实现混杂的控制操作,只通过任何其他的方法.可能的选择包括嵌入命令到数据流(本章稍后我们将讨论这个方法)或者使用虚拟文件系统,要么是s
5、ysfs要么是设备特定的文件系统.(我们将在14章看看sysfs).但是,事实是ioctl常常是最容易的和最直接的选择,对于真正的设备操作.ioctl驱动方法有和用户空间版本不同的原型:int(*ioctl)(structinode*inode,structfile*filp,unsignedintcmd,unsignedlongarg);inode和filp指针是对应应用程序传递的文件描述符fd的值,和传递给open方法的相同参数.cmd参数从用户那里不改变地传下来,并且可选的参数arg参数以一个unsignedlong的形式传递,不管它是否由用户给定为一个整数或一个指针.如果调用
6、程序不传递第3个参数,被驱动操作收到的arg值是无定义的.因为类型检查在这个额外参数上被关闭,编译器不能警告你如果一个无效的参数被传递给ioctl,并且任何关联的错误将难以查找.如果你可能想到的,大部分ioctl实现包括一个大的switch语句来根据cmd参数,选择正确的做法.不同的命令有不同的数值,它们常常被给予符号名来简化编码.符号名通过一个预处理定义来安排.定制的驱动常常声明这样的符号在它们的头文件中;scull.h为scull声明它们.用户程序必须,当然,包含那个头文件来存取这些符号.6.1.1. 选择ioctl命令在为ioctl编写代码之前,你需要选择对应命令的数字.许多程
7、序员的第一个本能的反应是选择一组小数从0或1开始,并且从此开始向上.但是,有充分的理由不这样做.ioctl命令数字应当在这个系统是唯一的,为了阻止向错误的设备发出正确的命令而引起的错误.这样的不匹配不会不可能发生,并且一个程序可能发现它自己试图改变一个非串口输入系统的波特率,例如一个FIFO或者一个音频设备.如果这样的ioctl号是唯一的,这个应用程序得到一个EINVAL错误而不是继续做不应当做的事情.为帮助程序员创建唯一的ioctl命令代码,这些编码已被
