我要评论前言
在嵌入式linux开发中，异步通知（asynchronous notification）是一种高效的设备访问机制，特别适用于需要实时响应硬件事件。
相比于传统的阻塞式i/o和轮询方式，异步通知能够在事件发生时主动通知应用程序，从而显著降低cpu占用率并提高系统响应速度。
一、异步通知的核心概念
1. 什么是异步通知
异步通知是linux内核提供的一种软件层次上的中断模拟机制。当设备发生特定事件（如数据可读、按键按下）时，驱动程序会向用户空间发送一个信号（如sigio），通知应用程序立即处理事件。
这种机制类似于硬件中断，但发生在用户空间和内核空间之间。
2. 异步通知的关键组件
- 信号（signal）：linux内核通过信号与用户进程通信，
sigio是异步通知中常用的信号。 fasync_struct：内核维护的异步通知队列结构体，用于存储注册异步通知的进程信息。fasync方法：驱动中用于管理异步通知队列的接口。kill_fasync函数：驱动向用户进程发送信号的核心函数。
二、异步通知的实现原理
在用户程序中，需要完成以下三步以启用异步通知，即定义异步队列，在设备结构体中添加struct fasync_struct *async_queue;。
实现fasync方法，通过fasync_helper管理异步队列。
触发信号，在事件发生时调用kill_fasync发送sigio信号。
// 1. 设置信号处理函数 signal(sigio, handler); // handler为自定义的信号处理函数 // 2. 绑定进程与文件描述符 fcntl(fd, f_setown, getpid()); // 将当前进程id设置为文件描述符的属主 // 3. 启用异步模式 fcntl(fd, f_setfl, fcntl(fd, f_getfl) | fasync); // 设置fasync标志
三、代码示例分析
以下是正在学习的一个按键驱动的异步通知实现的部分代码：
1. 设备结构体定义
struct imx6uirq_dev {
...
struct fasync_struct *async_queue; // 异步通知队列
};2. fasync方法实现
fasync_helper：内核提供的标准函数，用于注册或移除进程到异步队列中。on=1：注册异步通知。on=0：移除异步通知。
static int imx6uirq_fasync(int fd, struct file *filp, int on) {
struct imx6uirq_dev *dev = (struct imx6uirq_dev *)filp->private_data;
return fasync_helper(fd, filp, on, &dev->async_queue);
}3. 触发信号
kill_fasync：向异步队列中的进程发送sigio信号，通知应用程序有数据可读。
void timer_function(unsigned long arg) {
...
if (atomic_read(&dev->releasekey)) { /* 按键释放事件 */
if (dev->async_queue)
kill_fasync(&dev->async_queue, sigio, poll_in); // 发送sigio信号
}
}4. 释放资源
static int imx6uirq_release(struct inode *inode, struct file *filp) {
return imx6uirq_fasync(-1, filp, 0); // 清理异步队列
}总结
异步通知的特点：
- 低延迟响，即按键检测、传感器数据更新、实时监控系统。
- 能够避免轮询或阻塞等待，减少延迟
对比传统方式：
- 阻塞式i/o：应用程序进入休眠态，等待设备就绪。
- 非阻塞式i/o：应用程序定期轮询，占用大量cpu资源。
- 异步通知：设备就绪时主动通知，无需轮询或阻塞。
以上为个人经验，希望能给大家一个参考，也希望大家多多支持代码网。
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