实现fifo队列的功能设备的功能
我们只需要重点关注read()函数和write()函数
结合这个来看:https://blog.csdn.net/xiaodingqq/article/details/80475059
#include<linux/module.h> #include<linux/types.h> #include<linux/fs.h> #include<linux/errno.h> #include<linux/mm.h> #include<linux/sched.h> #include<linux/init.h> #include<linux/cdev.h> #include<asm/io.h> #include<asm/uaccess.h> #include<linux/poll.h> #include <linux/slab.h> #include <linux/ioctl.h> #define GLOBALFIFO_SIZE 10 /*全局fifo最大10字节*/ #define FIFO_CLEAR 0X1 /*清0全局内存的长度*/ #define GLOBALFIFO_MAJOR 100 /*主设备号*/ static int globalfifo_major = GLOBALFIFO_MAJOR; /*globalfifo设备结构体*/ struct globalfifo_dev{ struct cdev cdev; /*cdev结构体*/ unsigned int current_len; /*fifo有效数据长度*/ unsigned char mem[GLOBALFIFO_SIZE]; /*全局内存*/ //内核的共享数据区 struct semaphore sem; /*并发控制用的信号量*/ wait_queue_head_t r_wait; /*阻塞读用的等待队列,内核双向循环链表*/ wait_queue_head_t w_wait; /*阻塞写用的等待队列头*/ }; struct globalfifo_dev *globalfifo_devp; /*设备结构体指针*/ /*globalfifo读函数*/ //cat /dev/xxx static ssize_t globalfifo_read(struct file *filp, char __user *buf, size_t count, loff_t *ppos) { int ret; struct globalfifo_dev *dev = filp->private_data; //private_data全局变量 DECLARE_WAITQUEUE(wait, current); //定义当前进程的等待队列wait,current指针指向当前在运行的进程 down(&dev->sem); /*获得信号量*/ add_wait_queue(&dev->r_wait, &wait); /*加入读等待队列头 到内核*/ //把wait添加到等待队列头r_wait指向的等待队列链表中,并不代表已经睡眠了,还需要调度函数的调度 /*等待FIFO 非空*/ //如果共享数据区mem的数据长度为0,就应该阻塞该进程 if(dev->current_len == 0){ if(filp->f_flags & O_NONBLOCK){ /*如果进程为 非阻塞打开 设备文件*/ ret = -EAGAIN; //再进行一次读操作 goto out; } __set_current_state(TASK_INTERRUPTIBLE); /*改变进程状态为睡眠*/ up(&dev->sem); /*释放信号量*/ schedule(); /*调度其他进程执行*/ //此时读进程才会真正的睡眠,直至被写进程唤醒。在睡眠途中,如果用户给读进程发送了信号,那么也会唤醒睡眠的进程 if(signal_pending(current)){ /*如果是因为信号唤醒*/ //因为是调度出去,进程状态是浅度睡眠,唤醒它的有可能是信号 ret = -ERESTARTSYS; //表示信号函数处理完毕后重新执行信号处理函数前的某个系统调用 goto out2; } down(&dev->sem); //加入信号量down和up防止多个进程同时访问共享数据mem } /*拷贝到用户空间*/ if(count > dev->current_len) //如果当前读的数据大于fifo的有效数据长度 count = dev->current_len; if(copy_to_user(buf, dev->mem, count)){ //参数:to from count,成功返回0,失败是返回还没有拷贝到用户空间的字节数 ret = -EFAULT; goto out; }else{ memcpy(dev->mem, dev->mem + count, dev->current_len - count);/*数据前移*/ //memcpy将(dev->mem + count)开始的(dev->current_len - count)字节的数据移动到缓冲区最开始的地方 dev->current_len -= count; /*有效数据长度减少*/ printk(KERN_INFO"read %ld bytes(s),current_len:%d\n",count, dev->current_len); wake_up_interruptible(&dev->w_wait); /*唤醒写等待队列*/ //已经读完数据,就要唤醒写队列来进行写数据 ret = count; } out: up(&dev->sem); /*释放信号量*/ out2: remove_wait_queue(&dev->w_wait, &wait); /*从属的等待队列头移除*/ set_current_state(TASK_RUNNING); return ret; } /*globalfifo 写操作*/ //echo " " > /dev/xxx static ssize_t globalfifo_write(struct file *filp, const char __user *buf, size_t count, loff_t *ppos) { struct globalfifo_dev *dev = filp->private_data; int ret; DECLARE_WAITQUEUE(wait, current); /*定义等待队列*/ down(&dev->sem); /*获得信号量*/ add_wait_queue(&dev->w_wait, &wait); /*进入写等待队列头*/ /*等待FIFO非满*/ //如果共享数据区的数据长度等于fifo的大小,表示已经满了,就应该阻塞 if(dev->current_len == GLOBALFIFO_SIZE){ if(filp->f_flags & O_NONBLOCK){ /*如果进程非阻塞打开的文件*/ ret = -EAGAIN; goto out; } __set_current_state(TASK_INTERRUPTIBLE); /*改变进程状态为睡眠*/ up(&dev->sem); /*释放信号量*/ schedule(); /*调度其他进程执行*/ if(signal_pending(current)){ /*如果是因为信号唤醒*/ ret = -ERESTARTSYS; goto out2; } down(&dev->sem); /*获得信号量*/ } /*从用户空间拷贝数据到内核空间*/ if(count > GLOBALFIFO_SIZE - dev->current_len){ //如果fifo的大小大于有效内存的长度,则下次再写 /*如果要拷贝的数据大于 剩余有效内存长度 *则 只拷贝最大 能装下的长度*/ count = GLOBALFIFO_SIZE - dev->current_len; //count保留下次再写的数据大小 } if(copy_from_user(dev->mem + dev->current_len, buf, count)){ //参数to,from,count,to:(dev->mem) + (dev->current_len),因为写入数据了,所以当前的共享数据区,要移位 ret = -EFAULT; goto out; }else { dev->current_len += count; //有效数据有加当前的数据的长度 printk(KERN_INFO"written %ld bytes(s), current_len: %d\n",count, dev->current_len); wake_up_interruptible(&dev->r_wait); /*唤醒读等待队列*/ //写完数据,那肯定要唤醒读队列进行读啦 ret = count; } out: up(&dev->sem); /*释放信号量*/ //释放信号量,读进程会因信号量被释放而唤醒 out2: remove_wait_queue(&dev->w_wait, &wait); /*从附属的等待队列头移除*/ set_current_state(TASK_RUNNING); //进程处于可运行状态 return ret; } /*ioctl 设备控制函数*/ static long globalfifo_ioctl(struct file *filp,unsigned int cmd, unsigned long arg) { struct globalfifo_dev *dev = filp->private_data;/*获得设备结构体指针*/ switch(cmd){ case FIFO_CLEAR: down(&dev->sem); /*获得信号量*/ dev->current_len = 0; memset(dev->mem, 0, GLOBALFIFO_SIZE); up(&dev->sem); /*释放信号量*/ printk(KERN_INFO"globalfifo is set to zero\n"); break; default: return -EINVAL; } return 0; } /*在驱动中的增加轮询操作*/ static unsigned int globalfifo_poll(struct file *filp, poll_table *wait) { unsigned int mask = 0; struct globalfifo_dev *dev = filp->private_data;/*获得设备结构体指针*/ down(&dev->sem); poll_wait(filp, &dev->r_wait, wait); poll_wait(filp, &dev->w_wait, wait); /*fifo非空*/ if(dev->current_len != 0){ mask |= POLLIN | POLLRDNORM; /*标示数据可以获得*/ } /*fifo 非满*/ if(dev->current_len != GLOBALFIFO_SIZE){ mask |= POLLOUT | POLLWRNORM ; /*标示数据可以写入*/ } up(&dev->sem); return mask; /*返回驱动是否可读 或可写的 状态*/ } /*文件打开函数*/ int globalfifo_open(struct inode *inode, struct file *filp) { /*让设备结构体作为设备的私有信息*/ filp->private_data = globalfifo_devp; return 0; } /*文件释放函数*/ int globalfifo_release(struct inode *inode, struct file *filp) { return 0; } /*文件操作结构体*/ static const struct file_operations globalfifo_fops = { .owner = THIS_MODULE, .read = globalfifo_read, .write = globalfifo_write, .unlocked_ioctl = globalfifo_ioctl, .poll = globalfifo_poll, .open = globalfifo_open, .release = globalfifo_release, }; /*初始化并注册cdev*/ static void globalfifo_setup_cdev(struct globalfifo_dev *dev, int index) { int err, devno = MKDEV(globalfifo_major, index); cdev_init(&dev->cdev, &globalfifo_fops); dev->cdev.owner = THIS_MODULE; err = cdev_add(&dev->cdev, devno, 1); if(err) printk(KERN_NOTICE "Error %d adding LED %d", err, index); } /*设备驱动模块加载函数*/ int globalfifo_init(void) { int ret; dev_t devno = MKDEV(globalfifo_major, 0); /*申请设备号*/ if(globalfifo_major) ret = register_chrdev_region(devno, 1, "globalfifo"); else{/*动态申请设备号*/ ret = alloc_chrdev_region(&devno, 0, 1, "globalfifo"); globalfifo_major = MAJOR(devno); } if(ret < 0) return ret; /*动态申请设备结构体的内存*/ globalfifo_devp = kmalloc(sizeof(struct globalfifo_dev), GFP_KERNEL); if(!globalfifo_devp){ ret = - ENOMEM; goto fail_malloc; } memset(globalfifo_devp, 0, sizeof(struct globalfifo_dev)); globalfifo_setup_cdev(globalfifo_devp, 0); sema_init(&globalfifo_devp->sem,1); /*初始化信号量*/ init_waitqueue_head(&globalfifo_devp->r_wait); /*初始化读等待队列头*/ init_waitqueue_head(&globalfifo_devp->w_wait); /*初始化写等待队列头*/ return 0; fail_malloc: unregister_chrdev_region(devno, 1); return ret; } void globalfifo_exit(void) { cdev_del(&globalfifo_devp->cdev); /*注销cdev*/ kfree(globalfifo_devp); /*释放设备结构体内存*/ unregister_chrdev_region(MKDEV(globalfifo_major, 0), 1); /*释放设备号*/ } MODULE_AUTHOR("54geeker"); MODULE_LICENSE("Dual BSD/GPL"); module_init(globalfifo_init); module_exit(globalfifo_exit);
效果: