異步#
一旦設(shè)備就緒顽决，則主動通知應(yīng)用程序，這樣應(yīng)用程序根本就不需要查詢狀態(tài)
用戶空間處理一個設(shè)備釋放的信號的三項工作：
/* specify handler for signal */
signal(SIGIO, input_handler);
/* current process owns this fd */
fcntl(STDIN_FILENO, F_SETOWN, getpid());
/* launch the async mechanism */
flags = fcntl(STDIN_FILENO, F_GETFL);
fcntl(STDIN_FILENO, F_SETFL, flags | FASYNC);
異步通知的設(shè)備驅(qū)動模版
struct xxx_dev {
struct cdev cdev;
...
struct fasync_struct *async_queue;
};
static int xxx_fasync(int fd, struct file *filp, int mode)
{
struct xxx_dev *dev = filp->private_data;
/* when file has been set as async mode, add fd into async queue */
return fasync_helper(fd, filp, mode, &dev->async_queue);
}
static ssize_t xxx_write(struct file *filp, const char __user *buf, size_t count, loff_t *f_pos)
{
struct xxx_dev *dev = filp->private_data;
...
/* launch async read signal */
if (dev->async_queue)
kill_fasync(&dev->async_queue, SIGIO, POLL_IN);
...
}
static int xxx_release(struct inode *inode, struct file *filp)
{
/* delete fd from async_queue */
xxx_fasync(-1, filp, 0);
...
return 0;
}
AIO#
異步I/O的時序：
發(fā)起I/O動作后岩四，并不等待I/O結(jié)束，
- 要么過一段時間來查詢之前的I/O請求完成情況
- 要么I/O請求完成了會自動調(diào)用綁定的回調(diào)函數(shù)
AIO 多種實現(xiàn)##
在用戶空間的glibc庫中實現(xiàn)###
基于線程實現(xiàn)哥攘，通過 pthread_cond_signal() 實現(xiàn)線程間同步
- aio_read()
- aio_write()
- aio_error() 確定請求的狀態(tài)
- aio_return()
- aio_suspend()
- aio_cancel()
- lio_listio()
- 采用 aio_return() 不斷詢問的方式
#include <aio.h>
int fd, ret;
struct aiocb my_aiocb;
fd = open("file.txt", O_RDONLY);
if (fd < 0)
printf("open failed\n");
bzero(&my_aiocb, sizeof(struct aiocb));
my_aiocb.aio_buf = malloc(BUFSIZE + 1);
if (!my_aiocb.aio_buf)
printf("malloc failed\n");
my_aiocb.aio_fildes = fd;
my_aiocb.aio_nbytes = BUFSIZE;
my_aiocb.aio_offset = 0;
ret = aio_read(&my_aiocb);
if (ret < 0)
printf("aio_read failed\n");
while (aio_error(&my_aiocb) == EINPROGRESS)
continue;
if ((ret = aio_return(&my_aiocb)) > 0)
/* read success */
else
/* read failed */
- 采用 aio_suspend() 阻塞的方式
struct aiocb *cblist[MAX_LIST];
bzero((char *)cblist, sizeof(cblist));
cblist[0] = &my_aiocb;
...
ret = aio_read(&my_aiocb);
ret = aio_suspend(cblist, MAX_LIST, NULL);
- 采用 lio_listio() 操作多個io control block
struct aiocb aiocb1, aiocb2;
struct aiocb *cblist[MAX_LIST];
aiocb1.aio_fildes = fd;
aiocb1.aio_buf = malloc(BUFSIZE + 1);
aiocb1.aio_nbytes = BUFSIZE;
aiocb1.aio_offset = 0;
aiocb1.aio_lio_opcode = LIO_READ;
...
bzero((char *)cblist, sizeof(cblist));
cblist[0] = &aiocb1;
cblist[1] = &aiocb2;
...
/* LIO_WAIT means block mode */
ret = lio_listio(LIO_WAIT, list, MAX_LIST, NULL);
內(nèi)核提供 libaio 的系統(tǒng)調(diào)用###
AIO的讀寫請求都用 io_submit() 下發(fā)剖煌。下發(fā)前通過 io_prep_pwrite() 和 io_prep_pread() 生成iocb的結(jié)構(gòu)體，作為 io_submit() 的參數(shù)献丑。這個結(jié)構(gòu)體指定了讀寫類型、起始地址侠姑、長度和設(shè)備標識符等信息创橄。讀寫請求下發(fā)之后，使用 io_getevents() 函數(shù)等待I/O完成事件莽红。 io_set_callback() 設(shè)置一個AIO完成的回調(diào)函數(shù)妥畏。
file_operation 包含3個與AIO相關(guān)的成員函數(shù):
- aio_read()
- aio_write()
- aio_fsync()
io_submit() 間接調(diào)用 file_operation 中 aio_read() 和 aio_write()
總結(jié)##
內(nèi)核包含對AIO的支持，為用戶空間提供了統(tǒng)一的異步I/O接口安吁。glibc也提供了不依賴內(nèi)核的用戶空間AIO支持醉蚁。
