前言
14. 異步通知
本章內容為驅動基石之一。
驅動只提供功能，不提供策略。
阻塞與非阻塞是 APP 詢問 驅動設備。
異步通知是 驅動設備 主動通知 APP。
原文：https://www.cnblogs.com/lizhuming/p/14918049.html
14.1 異步通知的一些概念
異步通知：一旦設備就緒，則主動通知APP，這樣APP就不用輪詢查詢設備狀態了。
異步IO：APP 發起 IO 請求后，立即返回。然后再查詢 IO 完成情況，或者 IO 完成后被調回。這個過程叫做 異步IO。
14.2 Linux 信號
可以使用 信號 來進行進程間通信（IPC）。
Linux信號表：
- 路徑參考：include\uapi\asm-generic\signal.h
| 信號 | 值 | 說明 |
|---|---|---|
| SIGHUP | 1 | 掛起 |
| SIGINT | 2 | 中斷中斷 |
| SIGQUIT | 3 | 終端退出 |
| SIGILL | 4 | 無效命令 |
| SIGTRAP | 5 | 跟蹤陷阱 |
| SIGABRT | 6 | 異常終止信號，和 SIGIOT 同義 |
| SIGIOT | 6 | IOT陷阱，和 SIGABRT 同義 |
| SIGBUS | 7 | BUS錯誤 |
| SIGFPE | 8 | 浮點異常 |
| SIGKILL | 9 | 強制終止 |
| SIGUSR1 | 10 | 用戶自定義信號1 |
| SIGSEGV | 11 | 無效的內存段處理 |
| SIGUSR2 | 12 | 用戶自定義信號2 |
| SIGPIPE | 13 | 半關閉管道的寫操作 |
| SIGALRM | 14 | 計時器到期 |
| SIGTERM | 15 | 終止 |
| SIGSTKFLT | 16 | 堆棧錯誤 |
| SIGCHLD | 17 | 子進程已經停止或退出 |
| SIGCONT | 18 | 如果停止了，繼續執行 |
| SIGSTOP | 19 | 停止執行 |
| SIGTSTP | 20 | 終端停止信號 |
| SIGTTIN | 21 | 后台進程需要從終端讀取輸入 |
| SIGTTOU | 22 | 后台進程需要從終端寫出 |
| SIGURG | 23 | 緊急的套接字事件 |
| SIGXCPU | 24 | 超額使用CPU分配的時間 |
| SIGXFSZ | 25 | 文件尺寸超額 |
| SIGVTALRM | 26 | 虛擬時鍾信號 |
| SIGPROF | 27 | 時鍾信號描述 |
| SIGWINCH | 28 | 出口尺寸變化 |
| SIGIO | 29 | I/O |
| SIGPOLL | SIGIO | I/O |
除了 SIGSTOP 和 SIGKILL 兩個信號外，進程能夠忽略或捕獲其它所有信號。
一個信號被捕獲的意思是當一個信號到達時有相應代碼處理它。
如果一個信號沒有被這進程所捕獲，內核將采取默認行為處理。
14.3 信號接收
14.4 使用流程
14.4.1 參考流程圖
流程圖參考韋東山：
14.4.2 分析&編程步驟
分析中的細節部分會在后本節后面說明
分析：
-
②：綁定信號與回調函數。使用
sighandler_t signal(int signum, sighandler_t handler)。 -
③：把 APP PID 告訴內核。同時，該 PID 會保存到該驅動的內核文件 file 結構體中。
-
④：讀取該驅動程序文件的 Flag。
-
⑤：設置 Flag 里面的 FASYNC 位為 1。當 FASYNC 位發生變化時，該驅動會調用驅動操作
drv_fasync函數。 -
⑥：驅動開發者實現的函數。主要是調用 fasync_helper 函數。
-
⑦：調用 fasync_helper() 函數，主要是把 驅動程序內核文件 file 結構體綁定到 button_async->fa_file 中。而 file 包含了 APP 的 PID。所以發送信號時，只需要使用 button_async 作為參數即可。
-
⑩：發送信號給對應的 APP。參數為 button_async。
-
注：button_async 結構體由驅動開發者創建，維護。
APP 信號編程步驟：
- ①：編寫信號回調函數。
- ②：綁定信號與回調函數。
- ③：打開驅動。
- ④：獲取 PID ，告知內核。
- ⑤：獲取進程狀態值。
- ⑥：當前狀態值添加異步功能，觸發調用驅動異步處理函數。
KERNEL 信號編程步驟：
- ①：定義異步結構體。
- ②：實現異步操作函數，並把該函數填充到設備內核驅動操作結構體中。
- 該函數內容主要調用 fasync_helper() 函數，初始化異步結構體。（把 file ，內核PID，交給異步結構體）
- ③：發送信號。
14.4.3 使用函數說明
14.4.3.1 相關結構體及參考模型
APP 模型 截段:
......
/* 設置信號 SIGIO 的處理函數 */
signal(SIGIO, sigio_signal_func);
fcntl(fd, F_SETOWN, getpid()); /* 將當前進程的進程號告訴給內核 */
flags = fcntl(fd, F_GETFD); /* 獲取當前的進程狀態 */
fcntl(fd, F_SETFL, flags | FASYNC); /* 設置進程啟用異步通知功能。會調用驅動中的 drv_fasync 函數 */
......
fasync_struct：
- （在內核源碼中，目前沒有去找內核文檔該結構體內容的相關信息）
struct fasync_struct {
rwlock_t fa_lock;
int magic;
int fa_fd;
struct fasync_struct *fa_next; /* singly linked list */
struct file *fa_file;
struct rcu_head fa_rcu;
};
14.4.3.2 signal 函數
APP 使用。
函數原型：sighandler_t signal(int signum, sighandler_t handler) :
- 功能：綁定信號與回調函數。
- signum：信號類型。除 SIGKILL 和 SIGSTOP 外的任何一種信號。
- handler：該參數有三種類型。
- ①：SIG_IGN 類型。表示忽略該信號。
- ②：SIG_DFL 類型。表示恢復對信號的系統默認處理。
- ③：sighandler_t 類型的函數指針。即是回調函數。
typedef void (*sighandler_t)(int);。
- 注：APP 收到信號執行回調函數時，signum 參數會被傳到回調函數的形參傳遞給回調函數。即是回調函數的形參就是信號類型。
14.4.3.3 kill_fasync 函數
KERNEL 使用。
函數原型：void kill_fasync(struct fasync_struct **fp, int sig, int band) :
- 功能：發送信號給 fp 參數綁定的進程。（by PID）
- 參考路徑：linux-5.12.8\fs\fcntl.c
- fp：需要操作的 fasync_struct。
- sig：信號類型。
- band：可讀時設置為 POLL_IN；可寫時設置為 POLL_OUT。當然該參數還可以填
POLL_MSG。以上三個值在應用層接收時，si_code 分別為 0x01、0x02、0x03。