Linux内核驱动fsync机制实现图解

在Linux内核中的IO模型基本分为4类：

1、同步阻塞I/O
2、同步非阻塞I/O
3、异步阻塞I/O
4、异步非阻塞I/O


同步：应用显式地通过函数访问数据，在此函数返回时就会得到结果（成功或失败）。
异步：应用会显示地通过函数提出访问或关注申请。数据到达时，硬件和驱动会通知应用，此时代码一般不在读写访问函数中，而是得到通知了再去有目的的访问数据。

阻塞：在等待数据的过程中会休眠在此处，而非阻塞即函数不休眠立即返回，可执行接下来的代码。

对于这4种机制，在《深入Linux设备驱动程序内核机制》中有讲解，对于异步非阻塞I/O其实内核提供了两种实现一个是aio，另一个就是fasync。aio应该算是一个比较新的框架，较为复杂，本人没有深入的研究过，以后研究过后在写总结。对于fasync，《深入Linux设备驱动程序内核机制》中有详细的讲解以及实验，在看完了这知识以后，我像往常一样，画了一个框图来梳理所有的代码关联。这个图在两个月前画好的，由于我的宝宝及工作的关系就耽搁了发布。



(上面的图片比较下， 建议下载到本地打开)

要理解内核的fasync机制，可以结合这个图和《深入Linux设备驱动程序内核机制》中的讲解。我根据这个流程图，总结下我自己的认识：
首先，fasync机制是通过内核发送出的SIGIO信号来实现通知机制的，并不是通过休眠唤醒。
从这个角度来说，应用就必须做以下工作：
1、安装SIGIO信号（信号例程处理内核数据可访问的情况）
2、告诉内核所需要通知的进程ID
3、设置FASYNC标志，内核会通过驱动调用fasync方法为以后的信号通知做准备。


在应用程序完成了相关设定后，就可以做别的事了，如果有任何问题，内核会通过SIGIO信号通知，应用安装的信号例程就会被调用。


而在内核空间这端，相关的驱动程序需要实现以下工作：
1、定义一个全局的struct fasync_struct指针；
2、实现file_operations中的fasync方法，基本就是调用内核的辅助函数fasync_helper。
3、在驱动某个可以获知数据可访问信息的例程中调用kill_fasync函数。


通过以上内核与应用的配合，就可以方便的使用内核异步通知机制。这种机制用起来简单，观其机制，一开始觉得挺复杂的，一旦深入将所有相关的结构体和例程整理一下就会发现，其实这个机制的实现也很清楚明了。个人一直认为对于内核的学习，首先要理清构架及数据结构间的关系。而看别人的代码分析能让你适当的理解下构架，最后关键在于自己RTFSC。所以我现在一般不再博文中分析代码，而只说构架和图解，代码需要有兴趣的朋友自己分析。