驱动三种IO模型

非阻塞IO
在应用程序中读取硬件数据时不管硬件数据有没有准备好read()函数不会阻塞而是继续向下执行

阻塞IO
当应用程序中读取硬件数据时如果硬件数据没有准备好此时进程阻塞在read()函数位置直到硬件数据就绪通过read()函数读取硬件数据程序向下执行进程阻塞等待数据时处于休眠态

休眠状态分为两种

D uninterruptible sleep (usually IO)     不可中断休眠态不能通过外部信号将进程结束

S interruptible sleep (waiting for an event to complete)    可中断休眠态

相关API

1.定义等待队列头
wait_queue_head_t wq_head;
2.初始化等待队列头
init_waitqueue_head(&wq_head)
3.wait_event(wq_head, condition)  
功能检查condition的真假如果为真则函数执行结束如果为假将进程切换到不可中断休眠状态
参数wq_head:等待队列头
    condition:标志变量
4.wait_event_interruptible(wq_head, condition) 
   功能检查condition的真假如果为真则函数执行结束如果为假将进程切换到可中断休眠状态
参数wq_head:等待队列头
    condition:标志变量
返回值如果condition为真则返回0如果被一个信号中断则返回错误码-ERESTARTSYS 

5.wake_up(&wq_head)
功能将不可中断休眠态的进程唤醒,当执行这个函数时如果condition为假则进程被唤醒后会再次休眠
参数等待队列头地址
6.wake_up_interruptible(&wq_head)
功能将  可中断休眠态的进程唤醒当执行这个函数时如果condition为假则进程被唤醒后会再次休眠
参数等待队列头地址

IO多路复用

如果要在一个进程中同时监听多个硬件的数据就需要使用IO多路复用。其基本思想是在用户空间中将监听的事件文件描述符添加到事件集合中调用函数进行判断集合中文件描述符对应的硬件数据是否准备就绪如果没有一个事件发生将进程切换到休眠状态可中断休眠状态。当有一个或者多个硬件数据准备好了将休眠的进程唤醒对准备好的硬件数据进行读写

IO多路复用的实现机制有三种select/poll/epoll

select

1阻塞函数让内核检测指定文件描述符集合中是否有文件描述符准备就绪 

2当文件描述符准备就绪后该函数解除阻塞。

3当事件产生后集合中会只剩下触发事件的文件描述符。

poll阻塞函数让内核检测指定文件描述符集合中是否有文件描述符准备就绪当文件描述符准备就绪后该函数解除阻塞。

epoll核心操作一颗树、一张表、三个接口

epoll相关API

 #include <sys/epoll.h>
   1.int epoll_create(int size);
   功能创建一个新的epoll
   参数
       size:大于0的整数
   返回值成功返回用于操作epoll的文件描述符失败返回错误码
   2.int epoll_ctl(int epfd, int op, int fd, struct epoll_event *event);
   功能进行epoll管理
   参数
       epfd:epoll_create生成的文件描述符
       op:管理的类型选项
            EPOLL_CTL_ADD用于在epoll上添加文件描述符
            EPOLL_CTL_MOD用于修改文件描述符事件类型
            EPOLL_CTL_DEL从epoll上移除指定的文件描述符
       fd:要操作的文件描述符
       event设置文件描述符属性的变量
           struct epoll_event {
               uint32_t     events;      /* Epoll events */
                       //EPOLLIN读
                       //EPOLLOUT写
               epoll_data_t data;        /* User data variable */
           };
            typedef union epoll_data {
               void        *ptr;
               int          fd;《=======使用这个
               uint32_t     u32;
               uint64_t     u64;
           } epoll_data_t;
返回值  成功返回0失败返回错误码                    
   3.int epoll_wait(int epfd, struct epoll_event *events,
                      int maxevents, int timeout);
功能阻塞等待事件发生
参数
   epfd:epoll_create生成的文件描述符
   events: 存放发生的事件的文件描述符数组的首地址
   maxevents监听的文件描述符最大个数
   timeout:设置超时事件   毫秒级   -1表示不关注超时 >0超时事件
返回值
    >0:发生事件的文件描述符个数
    ==0超时时间到达
    <0:失败