linux驅動編寫之poll機制

一、概念

1、poll情景描述

以按鍵驅動為例進行說明，用阻塞的方式開啟按鍵驅動檔案/dev/buttons，應用程式使用read()函式來讀取按鍵的鍵值。這樣做的效果是：如果有按鍵按下了，呼叫該read()函式的程序，就成功讀取到資料，應用程式得到繼續執行；倘若沒有按鍵按下，則要一直處於休眠狀態，等待這有按鍵按下這樣的事件發生。

這種功能在一些場合是適用的，但是並不能滿足我們所有的需要，有時我們需要乙個時間節點。倘若沒有按鍵按下，那麼超過多少時間之後，也要返回超時錯誤資訊，程序能夠繼續得到執行，而不是沒有按鍵按下，就永遠休眠。這種例子其實還有很多，比方說兩人相親，男方等待女方給個確定相處的信，男方不可能因為女方不給信，就永遠等待下去，雙方需要乙個時間節點。這個時間節點，就是說超過這個時間之後，不能再等了，程式還要繼續執行，需要採取其他的行動來解決問題。

example：

微控制器程式設計，等待iic裝置乙個事件的發生，如果在允許的時間內發生了就返回1（success），否則返回0（error）。

uint8_t i2c_waitforevent(i2c_typedef*i2cx, uint32_t i2c_event,int32_t delay)
return1;
}

此段函式**可以這樣來呼叫，如下：

int8_t i2c_ee_pagewrite(u8*pbuffer, u16 writeaddr, u8 numbytetowrite)
............
}

這個例子是stm32微控制器寫i2cflash--at24c02,可見上述的頁寫函式呼叫的等待位元組傳輸完成函式（i2c_event_master_byte_transmitted）

，如果在限定的時間內(cpu將100000減到0)，還沒有成功寫入，那麼就將返回超時錯誤，頁寫函式也會返回寫入失敗的錯誤資訊。之後，任務重新得到了執行。

對於微控制器這樣通常單任務執行的狀況，必須採取這樣的措施。如果沒有超時限制，那麼程式將陷入宕機，不能再繼續執行。

2、linux應用程式poll的使用

對於類似的場景，linux系統使用poll功能來解決這樣的問題。而且，與上述微控制器等待方式不同，linux系統再呼叫poll()函式時候，如果沒有發生需要的事件，那麼程序進入休眠。如果在限定的時間內得到需要的事件，那麼成功返回，如果沒有則返回超時錯誤資訊。

可見，等待期間將程序休眠，利用事件驅動來喚醒程序，將更能提高cpu的效率。下面，以乙個應用例程來說明poll的應用程式使用方法：

#include #include 
#include 
#include 
#include 
int main(int argc, char **ar**)
fds[
0].fd =fd;
fds[
0].events =pollin;
while (1
)         
else
}close(fd);
return
0;    
}

例程實現的功能是這樣的：用poll()函式監測按鍵按下的事件，如果按下了就將鍵值列印出來；如果超過5s，還沒有按鍵按下，就列印出超時資訊。

3、poll()函式

函式原型

int poll(struct pollfd *fds, nfds_t nfds, int timeout)

輸入引數

fds 可以傳遞多個結構體，也就是說可以監測多個驅動裝置所產生的事件，只要有乙個產生了請求事件，就能立即返回

struct pollfd ;

nfds 監測驅動檔案的個數

timeout 超時時間，單位為ms

事件型別events 可以為下列值：

pollin 有資料可讀

pollrdnorm 有普通資料可讀，等效與pollin

pollpri 有緊迫資料可讀

pollout 寫資料不會導致阻塞

poller 指定的檔案描述符發生錯誤

pollhup 指定的檔案描述符掛起事件

pollnval 無效的請求，打不開指定的檔案描述符

返回值

有事件發生返回revents域不為0的檔案描述符個數（也就是說事件發生，或者錯誤報告）

超時返回0；

失敗　　返回-1，並設定errno為錯誤型別

二、驅動實現方法

/* 定義乙個等待佇列，這個等待佇列實際上是由中斷驅動的，當中斷發生時，會令掛接到這個等待佇列的休眠程序喚醒 */
static declare_wait_queue_head(button_waitq);
static unsigned drivers_poll(struct file *file, poll_table *wait)

上述**展示了乙個poll()函式功能，具體對應的底層驅動實現細節。利用這樣的框架，我們可以寫出類似驅動的poll功能。但是，這個框架很難理解，不知道為什麼這樣編寫？為此，我們需要了解linux系統poll功能實現的機制。

三、linux核心poll實現機制

從應用程式呼叫poll()函式開始，一直到呼叫drivers_poll函式，期間的過程很複雜，撿主要的內容列出來：

|drv:sys_poll

|— do_sys_poll(

struct pollfd __user * ufds, unsigned int nfds, struct timespec *end_time)

- poll_initwait(&table); > 實際效果：令函式指標 table.pt.qproc = __pollwait，這個函式指標最終會傳遞給poll_wait函式呼叫中的wait->qproc

|- do_poll(nfds, head, &table, end_time);

|_ for

( ; ; )

} if (count || timed_out) /* 如果有事件發生，或者超時，則跳出poll */

break;

if (!poll_schedule_timeout(wait, task_interruptible, to, slack)) /* 如果沒有事件發生，那麼陷入休眠狀態 */

timed_out = 1;

}由此可見，我們的drivers_poll()函式，是系統在執行sys_poll()過程中的乙個呼叫，呼叫的目的是「將程序掛接到等待佇列下」和「返回事件型別mask」。當已經發生了請求事件，那麼通過標記mask非0，if (do_pollfd(pfd, pt))判斷為真，令count++，從而可以直接令poll()函式成功返回。如果還沒有發生請求的事件，那麼mask被標記為0，程序將通過函式poll_schedule_timeout()陷入休眠狀態。一旦發生了請求的事件，因為之前已經將程序掛接到等待佇列下，所以程序將被喚醒，重新執行drivers_poll()，而顯然此時能夠成功返回。

備註：分析的原始碼版本為linux-2.6.30.4。

linux驅動編寫之poll機制

linux驅動編寫之poll機制

poll函式 Linux驅動基石之POLL機制

linux驅動之poll操作

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poll函式 Linux驅動基石之POLL機制

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