[经验]

飞凌嵌入式ElfBoard-文件I/O的深入学习之异步I/O

昨天 11:23

394

在I/O多路复用中，进程通过系统调用select或poll来主动查询文件描述符上是否可以执行I/O操作。而在异步I/O中，当文件描述符上可以执行I/O操作时，进程可以请求内核为自己发送一个信号。之后进程就可以执行任何其它的任务直到文件描述符可以执行I/O操作为止，此时内核会发送信号给进程。

异步I/O通常也称为信号驱动I/O。

要使用异步I/O，程序需要按照如下步骤来执行：

1.通过指定O_NONBLOCK标志使能非阻塞I/O。

2.通过指定O_ASYNC标志使能异步I/O。

3.设置异步I/O事件的接收进程。也就是当文件描述符上可执行I/O操作时会发送信号通知该进程，通常将调用进程设置为异步I/O事件的接收进程。

4.为内核发送的通知信号注册一个信号处理函数。默认情况下，异步I/O的通知信号是 SIGIO，所以内核会给进程发送信号SIGIO。

5.之后，进程就可以执行其它任务了，当I/O操作就绪时，内核会向进程发送一个SIGIO信号，当进程接收到信号时，会执行预先注册好的信号处理函数，就可以在信号处理函数中进行I/O操作。

需要注意的是，在调用open时无法通过指定O_ASYNC标志来使能异步I/O，但可以使用fcntl函数配置对应的文件描述符。

添加O_ASYNC标志使能异步I/O：

int flag;

flag = fcntl(0, F_GETFL); //先获取原来的 flag

flag |= O_ASYNC; //将 O_ASYNC 标志添加到 flag

fcntl(fd, F_SETFL, flag); //重新设置 flag

为文件描述符设置异步I/O事件的接收进程，也就是设置异步I/O的所有者。同样也是通过fcntl函数进行设置，操作命令cmd设置为F_SETOWN，第三个参数传入接收进程的进程ID（PID），通常将调用进程的PID传入：

fcntl(fd, F_SETOWN, getpid());

对于信号处理，可以使用signal，用于设置信号处理方式最简单的接口，可将信号的处理方式设置为捕获信号、忽略信号以及系统默认操作。

1.头文件

#include

2.函数原型

typedef void (*sig_t)(int);

sig_t signal(int signum, sig_t handler);

3.参数

signum：表示指定需要进行设置的信号，可使用信号名（宏）或信号的数字编号。

handler：sig_t类型的函数指针，指向信号对应的信号处理函数，当进程接收到信号后会自动执行该处理函数；参数handler既可以设置为用户自定义的函数，也就是捕获信号时需要执行的处理函数，也可以设置为SIG_IGN或SIG_DFL，SIG_IGN表示此进程需要忽略该信号，SIG_DFL 则表示设置为系统默认操作。sig_t函数指针的int类型参数指的是，当前触发该函数的信号，可将多个信号绑定到同一个信号处理函数上，此时就可通过此参数来判断当前触发的是哪个信号。

SIG_IGN、SIG_DFL分别取值如下：

#define SIG_ERR ((sig_t) -1) /* Error return. */

#define SIG_DFL ((sig_t) 0) /* Default action. */

#define SIG_IGN ((sig_t) 1) /* Ignore signal. */。

通过signal函数为SIGIO信号注册一个信号处理函数，当进程接收到内核发送过来的SIGIO信号时，会执行该处理函数，所以应该在处理函数当中执行相应的I/O操作。

4.返回值

此函数的返回值也是一个sig_t类型的函数指针，成功情况下的返回值则是指向在此之前的信号处理函数；如果出错则返回SIG_ERR，并会设置errno。

5.示例：(异步I/O方式读取鼠标数据，进程接收到SIGIO信号后读取鼠标数据)

#include

static int fd;

static int num = 0;

static void sigio_handler(int sig)