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Linux 阻塞和非阻塞
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一、阻塞和非阻塞简介
阻塞
1、等待队列头 阻塞访问最大的好处就是当设备文件不可操作的时候进程可以进入休眠态，这样可以将CPU 资源让出来。 使用 init_waitqueue_head 函数初始化等待队列头，函数原型如下： void init_waitqueue_head(wait_queue_head_t *q)参数 q 就是要初始化的等待队列头。 也可以使用宏 DECLARE_WAIT_QUEUE_HEAD 来一次性完成等待队列头的定义的初始化。 2、等待队列项 使用宏 DECLARE_WAITQUEUE 定义并初始化一个等待队列项，宏的内容如下： DECLARE_WAITQUEUE(name, tsk)name 就是等待队列项的名字，tsk 表示这个等待队列项属于哪个任务(进程)，一般设置为current ， 在 Linux 内核中 current 相 当 于 一 个 全 局 变 量 ， 表 示 当 前 进 程 。 因 此 宏DECLARE_WAITQUEUE 就是给当前正在运行的进程创建并初始化了一个等待队列项。 3、将队列项添加/移除等待队列头 等待队列项添加 API 函数如下： void add_wait_queue(wait_queue_head_t *q, wait_queue_t *wait)函数参数和返回值含义如下： q：等待队列项要加入的等待队列头。 wait：要加入的等待队列项。 返回值：无。 等待队列项移除 API 函数如下： void remove_wait_queue(wait_queue_head_t *q, wait_queue_t *wait)函数参数和返回值含义如下： q：要删除的等待队列项所处的等待队列头。 wait：要删除的等待队列项。 返回值：无。 4、等待唤醒 当设备可以使用的时候就要唤醒进入休眠态的进程，唤醒可以使用如下两个函数： void wake_up(wait_queue_head_t *q) void wake_up_interruptible(wait_queue_head_t *q)参数 q 就是要唤醒的等待队列头，这两个函数会将这个等待队列头中的所有进程都唤醒。wake_up 函数可以唤醒处于 TASK_INTERRUPTIBLE 和 TASK_UNINTERRUPTIBLE 状态的进程，而 wake_up_interruptible 函数只能唤醒处于 TASK_INTERRUPTIBLE 状态的进程。 5、等待事件 1、select 函数 int select(int nfds, fd_set *readfds, fd_set *writefds,fd_set *exceptfds, struct timeval *timeout)函数参数和返回值含义如下： nfds：所要监视的这三类文件描述集合中，最大文件描述符加 1。 readfds、writefds 和 exceptfds：这三个指针指向描述符集合，这三个参数指明了关心哪些描述符、需要满足哪些条件等等，这三个参数都是 fd_set 类型的，fd_set 类型变量的每一个位都代表了一个文件描述符。readfds 用于监视指定描述符集的读变化，也就是监视这些文件是否可以读取，只要这些集合里面有一个文件可以读取那么 seclect 就会返回一个大于 0 的值表示文件可以读取。如果没有文件可以读取，那么就会根据 timeout 参数来判断是否超时。可以将 readfs设置为 NULL，表示不关心任何文件的读变化。writefds 和 readfs 类似，只是 writefs 用于监视这些文件是否可以进行写操作。exceptfds 用于监视这些文件的异常。 比如我们现在要从一个设备文件中读取数据，那么就可以定义一个 fd_set 变量，这个变量要传递给参数 readfds。当我们定义好一个 fd_set 变量以后可以使用如下所示几个宏进行操作： void FD_ZERO(fd_set *set) void FD_SET(int fd, fd_set *set) void FD_CLR(int fd, fd_set *set) int FD_ISSET(int fd, fd_set *set)FD_ZERO 用于将 fd_set 变量的所有位都清零，FD_SET 用于将 fd_set 变量的某个位置 1，也就是向 fd_set 添加一个文件描述符，参数 fd 就是要加入的文件描述符。FD_CLR 用于将 fd_set变量的某个位清零，也就是将一个文件描述符从 fd_set 中删除，参数 fd 就是要删除的文件描述符。FD_ISSET 用于测试一个文件是否属于某个集合，参数 fd 就是要判断的文件描述符。 timeout:超时时间，当我们调用 select 函数等待某些文件描述符可以设置超时时间，超时时 间使用结构体 timeval 表示，结构体定义如下所示： struct timeval { long tv_sec; /* 秒 */ long tv_usec; /* 微妙 */ };当 timeout 为 NULL 的时候就表示无限期的等待。 返回值 ：0，表示的话就表示超时发生，但是没有任何文件描述符可以进行操作；-1，发生错误；其他值，可以进行操作的文件描述符个数。 使用 select 函数对某个设备驱动文件进行读非阻塞访问的操作示例如下所示： void main(void) { int ret, fd; /* 要监视的文件描述符 */ fd_set readfds; /* 读操作文件描述符集 */ struct timeval timeout; /* 超时结构体 */ fd = open("dev_xxx", O_RDWR | O_NONBLOCK); /* 非阻塞式访问 */ FD_ZERO(&readfds); /* 清除 readfds */ FD_SET(fd, &readfds); /* 将 fd 添加到 readfds 里面 */ /* 构造超时时间 */ timeout.tv_sec = 0; timeout.tv_usec = 500000; /* 500ms */ ret = select(fd + 1, &readfds, NULL, NULL, &timeout); switch (ret) { case 0: /* 超时 */ printf("timeout!\r\n"); break; case -1: /* 错误 */ printf("error!\r\n"); break; default: /* 可以读取数据 */ if(FD_ISSET(fd, &readfds)) { /* 判断是否为 fd 文件描述符 */ /* 使用 read 函数读取数据 */ } break; } }2、poll 函数 poll 函数原型如下所示： int poll(struct pollfd *fds, nfds_t nfds, int timeout)函数参数和返回值含义如下： fds：要监视的文件描述符集合以及要监视的事件,为一个数组，数组元素都是结构体 pollfd类型的，pollfd 结构体如下所示： struct pollfd { int fd; /* 文件描述符 */ short events; /* 请求的事件 */ short revents; /* 返回的事件 */ };fd 是要监视的文件描述符，如果 fd 无效的话那么 events 监视事件也就无效，并且 revents返回 0。events 是要监视的事件，可监视的事件类型如下所示： POLLIN 有数据可以读取。 POLLPRI 有紧急的数据需要读取。 POLLOUT 可以写数据。 POLLERR 指定的文件描述符发生错误。 POLLHUP 指定的文件描述符挂起。 POLLNVAL 无效的请求。 POLLRDNORM 等同于 POLLINrevents 是返回参数，也就是返回的事件，由 Linux 内核设置具体的返回事件。 nfds：poll 函数要监视的文件描述符数量。 timeout：超时时间，单位为 ms。 返回值：返回 revents 域中不为 0 的 pollfd 结构体个数，也就是发生事件或错误的文件描述符数量；0，超时；-1，发生错误，并且设置 errno 为错误类型。 使用 poll 函数对某个设备驱动文件进行读非阻塞访问的操作示例如下所示： void main(void) { int ret; int fd; /* 要监视的文件描述符 */ struct pollfd fds; fd = open(filename, O_RDWR | O_NONBLOCK); /* 非阻塞式访问 */ /* 构造结构体 */ fds.fd = fd; fds.events = POLLIN; /* 监视数据是否可以读取 */ ret = poll(&fds, 1, 500); /* 轮询文件是否可操作，超时 500ms */ if (ret) { /* 数据有效 */ ...... /* 读取数据 */ ...... } else if (ret == 0) { /* 超时 */ ...... } else if (ret |
非阻塞
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