linux 异步io

时间: 2023-10-21 08:29:25 浏览: 60
Linux异步IO是指在Linux操作系统中,通过使用异步IO技术来实现对文件或网络数据的非阻塞读写操作。Linux的异步IO发展过程中曾经经历了一些曲折,没有一个完美的实现。与Windows下的异步IO相比,Linux的异步IO实现相对不够成熟,没有像IOCP(Input/Output Completion Port)那样被广泛认可。这种异步IO也被称为Linux Kernel AIO(Asynchronous I/O)或者Native AIO,因为它是由Linux内核提供的API。目前,Linux异步IO的实现相对较为复杂,但在将来随着Linux 5.1以上版本的更新,如果io_uring技术能够得到很好的发展,Linux异步IO有可能成为主流。
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linux异步io驱动

Linux异步IO驱动是一种实现非阻塞IO操作的方法,其主要通过预先注册回调函数来达到异步处理IO请求的目的。在异步IO操作中,当用户请求IO操作时,驱动首先将IO请求保存在一个队列中,然后返回给用户。当IO操作完成后,驱动会调用预先注册的回调函数来通知用户数据已经准备好,用户可以对数据进行处理。这种方法可以提高系统的并发性能和响应速度。

linux异步io驱动 DEMO

我可以为您提供一个简单的基于Linux异步IO的驱动程序范例。这个例子演示了如何使用异步IO驱动程序在Linux内核中使用I/O, 并且可以说是一个非常简单的实现。但是需要注意的是,这个例子并不是用来在实际应用中使用的,而是用来理解和学习异步IO在Linux中的使用方法。以下是基于Linux异步IO的驱动程序范例代码: ```c #include <linux/module.h> #include <linux/kernel.h> #include <linux/init.h> #include <linux/fs.h> #include <linux/types.h> #include <linux/cdev.h> #include <linux/version.h> #include <linux/device.h> #include <linux/errno.h> #include <linux/slab.h> #include <asm/uaccess.h> #include <linux/wait.h> #include <linux/poll.h> #include <linux/async.h> #include <linux/ioctl.h> #define DEVICE_NAME "my_device" // 设备名称 #define MSG_BUFFER_LEN 2048 // 消息缓冲区长度 #define MAJOR_NUM 101 // 设备主设备号 #define MSG_START_CMD 0x00 // 消息开始命令 #define MSG_STOP_CMD 0x01 // 消息停止命令 static int major_num; // 设备主设备号 static char *msg_buffer; static struct class *my_class; static struct device *my_device; static struct cdev my_cdev; static DECLARE_WAIT_QUEUE_HEAD(read_wq); // 定义等待队列 read_wq static struct async_struct my_async; typedef struct { unsigned char command; unsigned int data_len; void * data; // 存储数据 } command_t; // 驱动程序打开函数 static int my_device_open(struct inode *inode, struct file *file) { return 0; } // 驱动程序关闭函数 static int my_device_release(struct inode *inode, struct file *file) { return 0; } // 驱动程序读函数 static ssize_t my_device_read(struct file *filp, char __user *buf, size_t len, loff_t *off) { int size; if( async_scheduled(&my_async) ) // 如果异步请求完成 { size = async_error(&my_async); // 获取异步请求结果 if(size < 0) // 如果请求错误 return size; // 如果请求成功 copy_to_user(buf, my_async.buf, size); // 将缓冲区中的数据传递给用户空间 async_done(&my_async, size); // 完成异步请求 return size; } if(wait_event_interruptible(read_wq, async_scheduled(&my_async))) // 等待异步请求 return -ERESTARTSYS; // 如果被中断则返回错误 size = async_error(&my_async); // 获取异步请求结果 if(size < 0) // 如果请求错误 return size; // 如果请求成功 copy_to_user(buf, my_async.buf, size); // 将缓冲区中的数据传递给用户空间 async_done(&my_async, size); // 完成异步请求 return size; } // 驱动程序写函数 static ssize_t my_device_write(struct file *filp, const char __user *buf, size_t len, loff_t *off) { int size; unsigned int data_len; command_t cmd; cmd.data = kmalloc(MSG_BUFFER_LEN, GFP_KERNEL); if (copy_from_user(&cmd, buf, sizeof(cmd))) // 从用户空间中拷贝数据 goto ERROR_SYS; if (cmd.data_len > MSG_BUFFER_LEN) // 请求的数据长度过长 goto ERROR_CMD; if (copy_from_user(cmd.data, buf + sizeof(cmd), cmd.data_len)) // 从用户空间中拷贝数据 goto ERROR_SYS; size = async_read(my_async.q, cmd.command, cmd.data, cmd.data_len, 0); // 发送异步请求 if(size < 0) // 如果请求错误 goto ERROR_SYS; kfree(cmd.data); return cmd.data_len + sizeof(unsigned char) + sizeof(unsigned int); ERROR_CMD: kfree(cmd.data); return -EINVAL; // 命令错误 ERROR_SYS: kfree(cmd.data); return -EFAULT; // 拷贝数据错误 } // 驱动程序控制命令函数 static long my_device_ioctl(struct file *filp, unsigned int cmd, unsigned long arg) { if (cmd == MSG_STOP_CMD) // 发送停止异步请求命令 { async_stop(&my_async.q); return 0; } return -ENOTTY; } // 驱动程序操作函数 static struct file_operations my_device_fops = { .owner = THIS_MODULE, .open = my_device_open, .release = my_device_release, .read = my_device_read, .write = my_device_write, .unlocked_ioctl = my_device_ioctl, .compat_ioctl = my_device_ioctl, }; // 驱动程序初始化函数,注册设备 static int __init my_device_init(void) { int res; dev_t dev; // 申请设备号 res = alloc_chrdev_region(&dev, 0, 1, DEVICE_NAME); if (res < 0) { printk(KERN_ERR "Failed to allocate char device region\n"); return res; } // 获得设备主设备号 major_num = MAJOR(dev); msg_buffer = kmalloc(MSG_BUFFER_LEN, GFP_KERNEL); if (!msg_buffer) // 申请内核缓冲区失败 goto ERR_KMALLOC; async_init(&my_async, msg_buffer, MSG_BUFFER_LEN, GFP_KERNEL); // 初始化异步请求结构体 cdev_init(&my_cdev, &my_device_fops); // 初始化设备 res = cdev_add(&my_cdev, MKDEV(major_num, 0), 1); // 加入驱动程序 if (res < 0) { printk(KERN_ERR "Couldn't add the device to the system\n"); goto ERR_CDEV_ADD; } my_class = class_create(THIS_MODULE, DEVICE_NAME); // 创建设备类 if (IS_ERR(my_class)) // 如果创建设备类失败 goto ERR_CLASS_CREATE; my_device = device_create(my_class, NULL, MKDEV(major_num, 0), NULL, DEVICE_NAME); // 创建设备 if (IS_ERR(my_device)) // 如果创建设备失败 goto ERR_DEVICE_CREATE; printk(KERN_INFO "Device registered with major number %d\n", MAJOR(dev)); return 0; ERR_DEVICE_CREATE: class_destroy(my_class); ERR_CLASS_CREATE: cdev_del(&my_cdev); ERR_CDEV_ADD: kfree(msg_buffer); ERR_KMALLOC: unregister_chrdev_region(MKDEV(major_num, 0), 1); return res; } // 驱动程序卸载函数,注销设备 static void __exit my_device_exit(void) { device_destroy(my_class, MKDEV(major_num, 0)); class_unregister(my_class); class_destroy(my_class); cdev_del(&my_cdev); kfree(msg_buffer); unregister_chrdev_region(MKDEV(major_num, 0), 1); async_release(&my_async.q); // 释放异步请求队列资源 printk(KERN_INFO "Device unregistered\n"); } MODULE_LICENSE("GPL"); MODULE_AUTHOR("CSDN"); MODULE_DESCRIPTION("Driver for my device"); module_init(my_device_init); module_exit(my_device_exit); ``` 这是一个非常简单的基于Linux异步IO的驱动程序范例,该范例可以与用户空间应用程序交互来实现I/O操作。由于涉及异步IO操作,需要相应的理解和学习才能正确使用。

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