Device Driver - Chapter 6字元驅動程式的進階作業

1. Chapter 6 字元驅動程式的進階作業
Speaker ：呂宗螢
Adviser ：梁文耀 老
師
Date ： 2007/1/29

2. 嵌入式及平行系統
ioctl
驅動程式需提供控制硬體的各種能力，例如格式化
軟 、鎖住機門、退片、狀態回報、改變通訊模式碟
或傳輸速率．．等。就是利用 ioctl 來實現
int ioctl(int fd, unsigned long cmd, …);
int (*ioctl) (struct inode *inode, struct file *filp,
unsigned int cmd, unsigned long arg);
 cmd ： user-space 要求執行的 ioctl 指令，等於
ioctl() 第二引數，用 switch 實做
 如 ioctl() 系統呼叫有第三個引數，則可自 arg 取得
該引數

3. 嵌入式及平行系統
選擇 ioctl 指令編號 (1)
 cmd 與各指令之間的對應關係，需獨一無二，以免正確指令下達到錯
誤裝置
 閱查 include/asm/ioctl.h 和 Documentation/ioctl-number.txt 選出沒有使
用的魔數
 #include <linux/ioctl.h>
 type
• 魔數 (magic number)
• 長度為 _IOC_TYPEBITS(8 bit)
 number
• 流水號 (ordinal number) 或稱序號 (sequential number)
• 長度為 _IOC_NRBITS(8 bit)
 direction
• 傳輸方向
• _IOC_NONE( 不傳輸資料 ) 、 _IOC_READ( 資料從裝置讀
出 ) 、 IOC_WRITE( 資料流入裝置 ) 、 _IOC_READ |
_IOC_WRITE 、 ( 雙向 )
• 以應用程式觀點來看
 size
• 資料量
• 長度為 _IOC_SIZEBITS(13 of 14 bit)

4. 嵌入式及平行系統
選擇 ioctl 指令編號 (2)
 #include <linux/ioctl.h>(<asm/ioctl.h>)
 編制指令編號的巨集：
 _IO( type, number) ：沒有引數指令
 _IOR( type, number, datatype) ：從驅動程式讀出資料
 _IOW( type, number, datatype) ：傳輸資料到驅動程式
 _IOWR( type, number, datatype) ：雙向傳輸
 解碼巨集：
_IOC_DIR(nr) 、 _IOC_TYPE(nr) 、 _IOC_NR(nr) 、 _IOC
_SIZE(nr)
 整數引數傳遞方式有：透過指標，直接給明確數值
 按照 ioctl() 的慣例，應用指標來交換數值

5. 嵌入式及平行系統
選擇 ioctl 指令編號 (3)
/* 使用” k” 為魔數，你的驅動程式應該另選一個不同的 8-bits 數值 */
#define SCULL_IOC_MAGIC 'k'
#define SCULL_IOCRESET _IO(SCULL_IOC_MAGIC, 0)
/* * S 代表 “ Set” ( 設定 ) ，需要一個指標
* T 代表 “ Tell” ( 通知 ) ，直接使用引數值
* G 代表 “ Get“ ( 取得 ) ，以指向 詢結果的一個指標回覆查
* Q 代表 “ Query“ ( 詢查 ) ，以回傳 答覆 詢結果值 查
* X 代表 “ eXchange” ( 交換 ) ，連續執行 G 和 S
* H 代表 “ sHift” ( 移位 ) ，連續執行 T 和 Q */
#define SCULL_IOCSQUANTUM _IOW(SCULL_IOC_MAGIC, 1, int)
#define SCULL_IOCSQSET _IOW(SCULL_IOC_MAGIC, 2, int)
#define SCULL_IOCTQUANTUM _IO(SCULL_IOC_MAGIC, 3)
#define SCULL_IOCTQSET _IO(SCULL_IOC_MAGIC, 4)
#define SCULL_IOCGQUANTUM _IOR(SCULL_IOC_MAGIC, 5, int)
#define SCULL_IOCGQSET _IOR(SCULL_IOC_MAGIC, 6, int)
#define SCULL_IOCQQUANTUM _IO(SCULL_IOC_MAGIC, 7)
#define SCULL_IOCQQSET _IO(SCULL_IOC_MAGIC, 8)
#define SCULL_IOCXQUANTUM _IOWR(SCULL_IOC_MAGIC, 9, int)
#define SCULL_IOCXQSET _IOWR(SCULL_IOC_MAGIC,10, int)
#define SCULL_IOCHQUANTUM _IO(SCULL_IOC_MAGIC, 11)
#define SCULL_IOCHQSET _IO(SCULL_IOC_MAGIC, 12)
#define SCULL_IOC_MAXNR 14

6. 嵌入式及平行系統
ioctl 的回傳值
如果 cmd 不符合任何命令編號，則 default 應做？
 許多核心合適採取的行為是回傳 -EINVAL(Invalid
Argument)
 但， POSIX 標準規定回傳 -ENOTTY(Not a
typewriter) ， C 函式庫的解釋為 Inappropriate ioctl
for device
 常用為 -EINVAL

7. 嵌入式及平行系統
預先定義 ioctl 指令 (1)
雖然 ioctl( ) 系統呼叫的主要作用對象是硬體裝置，
但是核心本身仍能辨認少數幾個命令 ( 預設指
令 ) 。因此，當你挑選的 ioctl 指令編號剛好與預定
指令相同，則你寫出來的 ioctl 作業方法將永遠收
不到該指令，而應用程式也會因為發出衝突的 ioctl
指令而遭遇到意外。
預設指令分為三大類：
 可作用於任何 案檔 ( 正常檔 , 裝置檔 , FTFO 或
socket)
 只對正常 案有作用檔
 只能用於特定 案系統類型檔

8. 嵌入式及平行系統
預先定義 ioctl 指令 (2)
 以下是核心預先定義的 ioctl 指令，可作用於任何 案：檔
 FIOCLEX
• 設立 close-on-exec 旗標 (File IOctl Close on Exec) 。當行程以
exec() 系統呼叫執行另一個程式時，曾被該行程設立本旗標的
案會被自動關閉檔
 FIONCLEX
• 撤銷 close-on-exec 旗標
 FIOASYNC
• 設立或撤銷 案的“臨時通知”檔 (asynchronous notification)
 FIONBIO ：
• ”File IOctl Nonblock I/O” 此指令會修改 filp->f_flags 裡的
O_NONBBOCK 旗標
• 發出此指令的行程，必須在 ioctl( ) 的第三引數註明它到底想要
「設立」或「撤銷」的動作
• O_NONBBOCK 通常透過 fcntl() 系統呼叫的 F_SETFL 指令來
改變

9. 嵌入式及平行系統
ioctl 的額外引數之用法 (1)
 在開始研究 scull 如何實作 ioctl 作業方法之前，有必要先 清楚如何使搞
用它的額外引數 ( 第三引數 ) 。
 若該引數為整數時，那就直接拿來用。
 如果是指標，就必須多費點心。
 若指標指向 user-space 的位址，必須先確定該位址是有效的
 int access_ok(int type, const void *addr, unsigned long size)
 #include <asm/uaccess.h>
• type ：必須是 VERIFY_READ 或 VERIFY_WRITE( 包含雙向 ) 的其中
之一，取決於想對 user-space 進行的動作是讀入或寫出
• addr ：是被檢 的查 user-space 位址
• size ：是檢 範圍查 ( 以 byte 為計算單位 )
• 回傳 ：值 1 代表成功 ( 可存取 ) ， 0 代表失敗 ( 不能存取 ) ，如為失敗
ioctl 通常回傳 -EFAULT
 它並非徹底檢驗指定範圍內的每一個位址，而是確認受檢位址是否
在行程的合理存取範圍 ( 不會侵犯到 kernel-space)
 大部份的驅動程式並不需要刻意呼叫 access_ok( )( 記憶體存取程
序會幫忙處理 )

10. 嵌入式及平行系統
ioctl 的額外引數之用法 (2)
int scull_ioctl(struct inode *inode, struct file *filp, unsigned int cmd, unsigned long
arg){
int err = 0, tmp;
int retval = 0;
/* 分離出 type 和 number 位元欄位，如果遇到錯誤的 cmd ，直接傳回 ENOTTY*/
if (_IOC_TYPE(cmd) != SCULL_IOC_MAGIC) return -ENOTTY;
if (_IOC_NR(cmd) > SCULL_IOC_MAXNR) return -ENOTTY;
/* direction 是一個位元遮罩 , 而 VERIFY_WRITE 代表雙向傳輸 (R/W)
* type 是從 user-space 來看
* access_ok 卻是從 kernel 來看
* 所以“ read” 和“ write” 剛好相反 */
if (_IOC_DIR(cmd) & _IOC_READ)
err = !access_ok(VERIFY_WRITE, (void *)arg, _IOC_SIZE(cmd));
else if (_IOC_DIR(cmd) & _IOC_WRITE)
err = !access_ok(VERIFY_READ, (void *)arg, _IOC_SIZE(cmd));
if (err) return -EFAULT;
}

11. 嵌入式及平行系統
ioctl 的額外引數之用法 (3)
 除了使用 copy_from_user 以及 copy_to_user 函式之外，
<asm/uaccess.h> 還提供了一組針對常用資料規格而設計
的傳輸工具：
 put_user(datum, ptr);
 __put_user(datum, ptr);
 將 datum 寫到 ptr 所指的 user-space
 put_user() 會確認行程是否有資格寫入指定的記憶位址
( 會使用 access_ok()) ，傳輸成功回傳 0 ，失敗則 -
EFAULT
 __put_user() 所作檢 較少查 ( 不會呼叫 access_ok()) ，
但所指位址是使用者無權寫入，會回傳 -EFAULT
 get_user(local, ptr);
 __get_user(local, ptr);
 從 ptr 所指的 user-space 位址取得單一資料項，並將得
所得資料存放在 local

12. 嵌入式及平行系統
機能管制 (1)
使用者能否存取裝置，需借助作業系統的權限控管
機制 ( 限制對象為人 )
對於限制對象是操作項目而言，驅動程式自己必須
作一些額外檢 ，判斷使用者是否有權操作要求機查
能
機能 (capabilities) ，不在只分成「特權」與「非特
權」，而細分成更多類細目：
 可將某種開放給某特定程式 ( 或使用者 ) ，而不必將
無關的其他權力也一併交出
 核心只將機能用於權限管理，並釋出兩個 linux 特有
的系統呼叫， capget() 與 capset()

13. 嵌入式及平行系統
機能管制 (2)
 #include <linux/capability.h>
 機能分類：
 CAP_DAC_OVERRIDE ：改變 案或目錄之存取權限的能力檔 (Data
Access Control)
 CAP_NET_ADMIN ：執行網路控管工作的能力 ( 包括會影響網路介
面的動作 )
 CAP_SYS_MODULE ：將模組載入，移出核心的能力
 CAP_SYS_RAWIO ：執行「原始 I/O 」 (raw I/O) 作業能力
• ex: 存取裝置的 I/O port ，直接與 USB 裝置通訊
 CAP_SYS_ADMIN ：一種無所不能的能力，提供系統管理作業所
需的一切存取能力 ( 給予 administrator 能力 )
 CAP_SYS_TTY_CONFIG ：設定 tty 組態的能力
 驅動程式應先檢 系統呼叫的行程是否有足 的權限。查 夠
 #include <sys/sched.h>
 int capable (int capability);
 ex
if (! capable (CAP_SYS_ADMIN))
return -EPERM;

14. 嵌入式及平行系統
實作 ioctl 指令範例 (1)
switch(cmd) {
case SCULL_IOCRESET:
scull_quantum = SCULL_QUANTUM;
scull_qset = SCULL_QSET;
break;
case SCULL_IOCSQUANTUM: /* Set: arg points to the value */
if (! capable (CAP_SYS_ADMIN))
return -EPERM;
retval = __get_user(scull_quantum, (int __user *)arg);
break;
case SCULL_IOCTQUANTUM: /* Tell: arg is the value */
if (! capable (CAP_SYS_ADMIN))
return -EPERM;
scull_quantum = arg;
break;
case SCULL_IOCGQUANTUM: /* Get: arg is pointer to result */
retval = __put_user(scull_quantum, (int __user *)arg);
break;
case SCULL_IOCQQUANTUM: /* Query: return it (it's positive) */
return scull_quantum;

15. 嵌入式及平行系統
實作 ioctl 指令範例 (2)
case SCULL_IOCXQUANTUM: /* eXchange: use arg as pointer */
if (! capable (CAP_SYS_ADMIN))
return -EPERM;
tmp = scull_quantum;
retval = __get_user(scull_quantum, (int __user *)arg);
if (retval = = 0)
retval = __put_user(tmp, (int __user *)arg);
break;
case SCULL_IOCHQUANTUM: /* sHift: like Tell + Query */
if (! capable (CAP_SYS_ADMIN))
return -EPERM;
tmp = scull_quantum;
scull_quantum = arg;
return tmp;
default: /* redundant, as cmd was checked against MAXNR */
return -ENOTTY;
}
return retval;

16. 嵌入式及平行系統
實作 ioctl 指令範例 (3)
由 user-space 觀點來看
int quantum;
ioctl(fd,SCULL_IOCSQUANTUM, &quantum); /* Set by pointer */
ioctl(fd,SCULL_IOCTQUANTUM, quantum); /* Set by value */
ioctl(fd,SCULL_IOCGQUANTUM, &quantum); /* Get by pointer */
quantum = ioctl(fd,SCULL_IOCQQUANTUM); /* Get by return value */
ioctl(fd,SCULL_IOCXQUANTUM, &quantum); /* Exchange by pointer */
quantum = ioctl(fd,SCULL_IOCHQUANTUM, quantum); /* Exchange by
value */

17. 嵌入式及平行系統
除了 ioctl 之外的裝置控制法
指令導向式控制法 (command-oriented)
 優點：簡便，使用者只要寫入特殊資料 ( 指令 ) 就能
控制裝置，而不需要使用額外的工具程式
 缺點：在操作法則 (policy) 上有所限制，才能避免
將一般資料當成控制命令來處理
對於不會傳輸資料，只會對命令作出回應的裝置
( 例如 : 機械手臂 ) ，指令導向式控制法就肯定是最
理想的選擇
如果目標裝置適合使用指令導向式的控制法，驅動
程式自然不必提供 ioctl ，而是一段能解讀控制指
令的程式 (interpreter)

18. 嵌入式及平行系統
Blocking I/O
 read 被觸發時，還沒有資料可提供，但是即將有更多資料到齊
 write 被觸發時，目標裝置還沒準備好接受資料，因為暫存區己滿
 可用 block 的方式，使其進入休眠，直到滿足作業為止
 休眠 (sleep) ：休眠狀態的行程，會被移出排程器的運行佇列 (run
queue)
 在連動環境 (atomic context) 下，絕對不能休眠，
 醒來之後，人事全非。你不可能知道自己被 cpu 下多久，也不知撇
道休眠過程中發生什麼變化
 有把握不會一睡不醒。得確定要等待的事件一定會發生，或至少某
人會在某處喚醒你
 待命佇列 (wait queue) ，一系列的休眠行程，由待命佇列首項 (wait
queue head, wqh) 來管理
 #include <linux/wait.h>
 編釋期的靜態方式
DECLARE_WAIT_QUEUE_HEAD(name);
 執行程的動態配置方式
wait_queue_head_t name;
Init_waitqueue_head(&name);

19. 嵌入式及平行系統
簡易休眠
 wait_event(queue, condition)( 不可中斷 )
 wait_event_interruptible(queue, condition)( 可中斷 )
 queue 是所要使用的待命佇列頭 (pass by value)
 condition 是休眠條件，可以是任何布林結果運算，條件成立則結束
休眠；會在休眠之前與之後各被執行一次
 wait_event_interruptible 會回傳 ，若該 不為值 值 0 表示有某種中斷
，則驅動程式或許應該回傳 -ERESTARTSYS
 wait_event_timeout(queue, condition, timeout)
 wait_event_interruptible_timeout(queue, condition, timeout)
 會等待一段有限的時間，不管 condition 的計算結果如何，傳回值
固定是 0
 Timeout 是以 jiffies 為單位 ( 開機至今，計時器中斷的次數 )
 void wake_up(wait_queue_head_t *queue);
 喚醒在 queue 的所有行程
 void wake_up_interruptible(wait_queue_head_t *queue);
 只喚醒當初願意因中斷事件而甦醒的行程

20. 嵌入式及平行系統
簡易休眠範例
static DECLARE_WAIT_QUEUE_HEAD(wq);
static int flag = 0;
ssize_t sleepy_read (struct file *filp, char __user *buf, size_t count, loff_t *pos){
printk(KERN_DEBUG “process %i (%s) going to sleepn”, current->pid,
current->comm);
wait_event_interruptible(wq, flag != 0);
flag = 0;
printk(KERN_DEBUG "awoken %i (%s)n", current->pid, current->comm);
return 0; /* EOF */
}
ssize_t sleepy_write (struct file *filp, const char __user *buf, size_t count,
loff_t *pos){
printk(KERN_DEBUG "process %i (%s) awakening the readers...n",
current->pid, current->comm);
flag = 1;
wake_up_interruptible(&wq);
return count; /* succeed, to avoid retrial */
}
此程式可能有相競現象

21. 嵌入式及平行系統
遲滯 (blocking) 作業模式 (1)
 檢查 filp->f_flags 的 O_NONBLOCK 旗標
 定義在 <linux/fs> 引入的 <linux/fcntl.h>
 可藉由此旗標來表達是否同意休眠的意願
 O_NDELAY 同義
 O_NONBLOCK 預設 為值 0( 代表 blocking)
 read 作業方法
 當輸入緩衝區空了，還沒有資料可提供給 user-space ，必須
讓行程休眠
 當資料到達，必須立刻喚醒行程，將資料傳到 user-space ，
資料量可少於行程要求的量
 write 作業方法
 當輸出緩衝區己沒有空間了，必須讓行程休眠，但不能與
read 同一個待命佇列
 當輸出緩衝區 出空間，必須立刻喚醒行程，將挪 user-space
的資料傳輸到輸出緩衝區，傳輸資料量可少於要求的量

22. 嵌入式及平行系統
遲滯 (blocking) 作業模式 (2)
驅動程式自備 I/O 緩衝區
輸入緩衝區
 用來暫存來自硬體的資料，其作用讓行程不必等待
就可取走資料
 也避免漏失了硬體進來的資料
輸出緩衝區
 較不重要，因為 write 不會丟失資料
 但其效率增益比輸入緩衝區大，可以大幅減少
context switch 和 user-level / kernel-level 過渡

23. 嵌入式及平行系統
非遲滯 (non-blocking) 作業模式
主要讓應用程式可以輪詢 (poll) 資料
O_NONBLOCK 被設立時， read() 無法即時提供
資料 ( 輸入緩衝區空 ) 和 write 輸出動作會造成休眠
( 輸出緩衝區滿 ) ，則須回傳 -EAGAIN(try again)
只有 read 、 write 、 open 會被影響

24. 嵌入式及平行系統
輪詢作業 (poll 與 select)(1)
 會使用 non-blocking I/O 的應用程式，通常會使用到
select() 、 poll() 、 epoll() 系統呼叫。
 同樣都是判斷下次對於特定 案的檔 I/O 作業會不會 blocking
 也可以阻 一個行程，直到給定一組檔 FD 成為可供讀寫的狀態為止
 呼叫一或多次 poll_wait() ，將一或多個可能改變輪詢狀態的待命佇列放
入輪詢表 (poll table) 。若當時還沒有可供 I/O 的 FD ，核心會使行程休
眠於待命佇列，等待所有 FD 都傳送給系統呼叫
 傳回一個位元遮罩，描述 些操作項目可立即執行而不會哪 blocking
 輪詢狀態資訊只有驅動程式自己知道，核心無法得知
 unsigned int (*poll) (struct file *filp, poll_table *wait);
 wait ：指向輪詢表 (poll table) 指標 ( 定義於 <linux/poll.h>) ，可以
不必了解 poll_table 結構，只為配合 poll_wait 而需要
 void poll_wait (struct file *filp, wait_queue_head_t *sync, poll_table
*pt);
 讓驅動程式將每一個會喚醒行程 ( 或改變 poll 作業狀態 ) 的待命佇
列項目 (sync) 填入 pt 所指的輪詢表

25. 嵌入式及平行系統
輪詢作業 (poll 與 select)(2)
 #incldude <linux/poll.h> 定義一系列旗標來建立狀態遮罩：
 POLLIN ：裝置可被 read 而不 blocking
 POLLRENORM ：平常資料己準備好可被讀取。可被正常讀
取的裝置，應傳回 (POLLIN | POLLRDNORM)
 POLLPRI ：可讀出高度優先度資料 ( 緊急資料 ) 而不必
blocking
 POLLHUP ：每當讀取裝置的行程見到 EOF ，驅動程式就必
須設立 POLLHUP 位元 (hang-up)
 POLLER ：裝置發生錯誤狀況
 POLLOUT ：若裝置可被逕行寫入而不 blocking ，則應設此
 POLLWRNORM ：和 POLLOUT 意義相同。可寫入的裝置應
該傳回 (POLLOUT | POLLWRNORM)
 POLLRDBAND ：代表可從裝置讀出緊急 (out-of-band) 資料
 POLLWRBAND ：如同 POLLRDBAND ，代表優先度不為 0
的資料可被寫入裝置
 POLLRDBAND 和 POLLWRBAND 只對 socket 有意義

26. 嵌入式及平行系統
輪詢作業 (poll 與 select)(3)
static unsigned int scull_p_poll(struct file *filp, poll_table *wait)
{
struct scull_pipe *dev = filp->private_data;
unsigned int mask = 0;
/* 緩衝區是環狀的
若 wp 與 rp 指向同一個位置，表示緩衝區是空的 */
down(&dev->sem);
poll_wait(filp, &dev->inq, wait);
poll_wait(filp, &dev->outq, wait);
if (dev->rp != dev->wp)
mask |= POLLIN | POLLRDNORM; /* readable */
if (spacefree(dev))
mask |= POLLOUT | POLLWRNORM; /* writable */
up(&dev->sem);
return mask;
}

27. 嵌入式及平行系統
讀、寫、輪詢的作業準則
 從裝置讀出資料
 如果資料己在輸入緩衝區裡， read 應該在感覺不出延遲的時間內
，傳回資料。即使不能滿足應用程式要求的量或是即將有資料到達。
poll 應回傳 POLLIN | POLLRDNORM
 輸入緩衝區為空的， read 的預設行為應該 blocking ，直到至少傳
來 1byte 的資料為止。如設立了 O_NONBLOCK ，則應該立即
return –EAGAIN 。 poll 應回傳不可讀狀態 ( 將 POLLIN 與
POLLRDNORM 歸零 )
 如遇 EOF ，必須立即回傳 0 。 poll 應該回傳 POLLHUP
 將資料寫入裝置
 如果輸出緩衝區有可用空間， write 立刻完成 return ，毫無延遲。
即使不能滿足應用程式要求的量。 poll 應回傳 POLLOUT |
POLLWRNORM
 輸出緩衝區為滿的， write 的預設行為應該 blocking ，直到緩衝區
有空位為止。如設立了 O_NONBLOCK ，則應該立即 return –
EAGAIN 。 poll 應回傳不可寫狀態
 即使在 blocking 作業模式下，也絕不可讓 write() 因為等待資料傳輸
而可返回 user-space 。如果應用程式希望能確定排入輸出緩衝區的
資料，己經全數寫到硬體裝置上，驅動程式應提供 fsync 作業方法

28. 嵌入式及平行系統
出清延宕資料
fsync 系統呼叫 return 時，就可認定先前用 write()
寫出的資料己經全數出清 (flush) 到裝置上
int (*fsync) (struct file *file, struct dentry *dentry,
int datasync);
 datasync ：用於區別 fsync() 或 fdatasync() 系統呼
叫

29. 嵌入式及平行系統
臨時通知 (asynchronous notification)
 可在輸入檔 ( 包括裝置檔 ) 有異動時，對應用程式發出
SIGIO 信號
 要獲得臨時通知的程式
1. 讓自己成為 案的擁有者；可用檔 fcntl() 系統呼叫的
F_SETOWN 來完成，該指令會將行程的 PID 存入 filp-
>f_owner
2. 動臨時通知：使用啟 fcntl() 系統呼叫發出 F_SETFL 指令，
設定裝置的 FASYNC 指標
 收到信號的行程，不知道信號的來源
signal(SIGIO, &input_handler); /* 簡單示範。 sigaction( ) 會更好 */
fcntl(STDIN_FILENO, F_SETOWN, getpid( ));
oflags = fcntl(STDIN_FILENO, F_GETFL);
fcntl(STDIN_FILENO, F_SETFL, oflags | FASYNC);

30. 嵌入式及平行系統
驅動程式對「臨時通知」的支援 (1)
 從核心觀點來看
 收到 fcntl() 系統呼叫的 F_SETOWN 指令時，將目前行程的 PID 設定給
filp->f_owner
 收到 fcntl() 系統呼叫的 F_SETFL 指令來打開 filp->f_flags 的 FASYNC 旗
標時，則呼叫 fasync 作業方法。每當 filp->f_flags 的 FASYNC 旗標出現變
化時，核心就會觸發一次 fasync ，該驅程程式作出適當回應。以預設模式
開 案時，啟檔 FASYNC 應為 0
 當資料到達，必須送出 SIGIO 信號給曾登記要求收到臨時通知的所有行程
 Linux 實作通知機制主要由 struct fasync_struct 結構與兩個函式構成
 #include <linux/fs.h>
 int fasync_helper(int fd, struct file *filp, int mode, struct fasync_struct **fa);
• 驅動程式發覺己開 的裝置 的啟 檔 FASYNC 旗標出現變化，就可使用
fasync_helper() 將行程移出或編入通知名單
 void kill_fasync(struct fasync_struct **fa, int sig, int band);
• 收到裝置傳來的資料時，則可用 kill_fasync() ，將信號送給通知名單的
中的行程
• sig ：被送出的信號值 (SIGIO)
• band ：緊急度 (POLL_IN)

31. 嵌入式及平行系統
驅動程式對「臨時通知」的支援 (2)
 fasync 作業方法
static int scull_p_fasync(int fd, struct file *filp, int mode){
struct scull_pipe *dev = filp->private_data;
return fasync_helper(fd, filp, mode, &dev->async_queue);
}
 當有新資料寫入時，送出 SIGIO 信號給等待通知的所有行
程
if (dev->async_queue)
kill_fasync(&dev->async_queue, SIGIO, POLL_IN);
 將這個 filp 移出臨時通知名單
scull_p_fasync(-1, filp, 0);

32. 嵌入式及平行系統
定位作業
發生 lseek() 或 llseek() 系統呼叫時，都會觸
動驅動程式的 lseek 作業方法。
如定位作業涉及實際硬體的動作，則必須提
供 lseek 作業方法
對於只有串流的字元裝置 ( 序列埠、鍵
盤 ) ，定位沒有意義，但不宣告 llseek 作業
方法是沒用的。應呼叫 nonseekable_open()
該核心知道你的裝置不支援 llseek 作業方法
 int nonseekable_open(struct inode *inode; struct file *filp);
 會將指定的 filp 標示為無法定位
 當核心收到 lseek() 或 llseek() 系統呼叫時，會回覆一個錯誤
代碼
 為完整起見，將 llseek 函式指向 no_llseek()( 定義於
<linux/fs.h>)

33. 嵌入式及平行系統
定位作業範例
loff_t scull_llseek(struct file *filp, loff_t off, int whence){
struct scull_dev *dev = filp->private_data;
loff_t newpos;
switch(whence) {
case 0: /* SEEK_SET */
newpos = off;
break;
case 1: /* SEEK_CUR */
newpos = filp->f_pos + off;
break;
case 2: /* SEEK_END */
newpos = dev->size + off;
break;
default: /* can't happen */
return -EINVAL;
}
if (newpos < 0) return -EINVAL;
filp->f_pos = newpos;
return newpos;
}