Posted on 2010-07-08 10:35
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Unix&Linux
來源：http://www.100ask.net/showtopic-2399.aspx 韋東山 2009.12.10
所有的系統調用，基于都可以在它的名字前加上“sys_”前綴，這就是它在內核中對應的函數。比如系統調用open、read、write、poll，與之對應的內核函數為：sys_open、sys_read、sys_write、sys_poll。
一、內核框架：
對于系統調用poll或select，它們對應的內核函數都是sys_poll。分析sys_poll，即可理解poll機制。
1.
sys_poll函數位于fs/select.c文件中，代碼如下：
asmlinkage long sys_poll(struct pollfd __user *ufds, unsigned int nfds,
long timeout_msecs)
{
s64 timeout_jiffies;
if (timeout_msecs > 0) {
#if HZ > 1000
/* We can only overflow if HZ > 1000 */
if (timeout_msecs / 1000 > (s64)0x7fffffffffffffffULL / (s64)HZ)
timeout_jiffies = -1;
else
#endif
timeout_jiffies = msecs_to_jiffies(timeout_msecs);
} else {
/* Infinite (< 0) or no (0) timeout */
timeout_jiffies = timeout_msecs;
}
return do_sys_poll(ufds, nfds, &timeout_jiffies);
}
它對超時參數稍作處理后，直接調用do_sys_poll。
2.
do_sys_poll函數也位于位于fs/select.c文件中，我們忽略其他代碼：
int do_sys_poll(struct pollfd __user *ufds, unsigned int nfds, s64 *timeout)
{
……
poll_initwait(&table);
……
fdcount = do_poll(nfds, head, &table, timeout);
……
}
poll_initwait函數非常簡單，它初始化一個poll_wqueues變量table：
poll_initwait > init_poll_funcptr(&pwq->pt, __pollwait); > pt->qproc = qproc;
即table->pt->qproc = __pollwait，__pollwait將在驅動的poll函數里用到。
3.
do_sys_poll函數位于fs/select.c文件中，代碼如下：
static int do_poll(unsigned int nfds,
struct poll_list *list,
struct poll_wqueues *wait, s64 *timeout)
{
01 ……
02
for (;;) {
03 ……
04
if (do_pollfd(pfd, pt)) {
05
count++;
06
pt = NULL;
07
}
08 ……
09
if (count || !*timeout || signal_pending(current))
10
break;
11
count = wait->error;
12
if (count)
13
break;
14
15
if (*timeout < 0) {
16
/* Wait indefinitely */
17
__timeout = MAX_SCHEDULE_TIMEOUT;
18
} else if (unlikely(*timeout >= (s64)MAX_SCHEDULE_TIMEOUT-1)) {
19
/*
20
* Wait for longer than MAX_SCHEDULE_TIMEOUT. Do it in
21
* a loop
22
*/
23
__timeout = MAX_SCHEDULE_TIMEOUT - 1;
24
*timeout -= __timeout;
25
} else {
26
__timeout = *timeout;
27
*timeout = 0;
28
}
29
30
__timeout = schedule_timeout(__timeout);
31
if (*timeout >= 0)
32
*timeout += __timeout;
33
}
34
__set_current_state(TASK_RUNNING);
35
return count;
36 }
分析其中的代碼，可以發現，它的作用如下：
①
從02行可以知道，這是個循環，它退出的條件為：
a.
09行的3個條件之一(count非0，超時、有信號等待處理)
count順0表示04行的do_pollfd至少有一個成功。
b.
11、12行：發生錯誤
②
重點在do_pollfd函數，后面再分析
③
第30行，讓本進程休眠一段時間，注意：應用程序執行poll調用后，如果①②的條件不滿足，進程就會進入休眠。那么，誰喚醒呢？除了休眠到指定時間被系統喚醒外，還可以被驅動程序喚醒──記住這點，這就是為什么驅動的poll里要調用poll_wait的原因，后面分析。
4.
do_pollfd函數位于fs/select.c文件中，代碼如下：
static inline unsigned int do_pollfd(struct pollfd *pollfd, poll_table *pwait)
{
……
if (file->f_op && file->f_op->poll)
mask = file->f_op->poll(file, pwait);
……
}
可見，它就是調用我們的驅動程序里注冊的poll函數。
二、驅動程序：
驅動程序里與poll相關的地方有兩處：一是構造file_operation結構時，要定義自己的poll函數。二是通過poll_wait來調用上面說到的__pollwait函數，pollwait的代碼如下：
static inline void poll_wait(struct file * filp, wait_queue_head_t * wait_address, poll_table *p)
{
if (p && wait_address)
p->qproc(filp, wait_address, p);
}
p->qproc就是__pollwait函數，從它的代碼可知，它只是把當前進程掛入我們驅動程序里定義的一個隊列里而已。它的代碼如下：
static void __pollwait(struct file *filp, wait_queue_head_t *wait_address,
poll_table *p)
{
struct poll_table_entry *entry = poll_get_entry(p);
if (!entry)
return;
get_file(filp);
entry->filp = filp;
entry->wait_address = wait_address;
init_waitqueue_entry(&entry->wait, current);
add_wait_queue(wait_address, &entry->wait);
}
執行到驅動程序的poll_wait函數時，進程并沒有休眠，我們的驅動程序里實現的poll函數是不會引起休眠的。讓進程進入休眠，是前面分析的do_sys_poll函數的30行“__timeout = schedule_timeout(__timeout)”。
poll_wait只是把本進程掛入某個隊列，應用程序調用poll > sys_poll > do_sys_poll > poll_initwait，do_poll > do_pollfd > 我們自己寫的poll函數后，再調用schedule_timeout進入休眠。如果我們的驅動程序發現情況就緒，可以把這個隊列上掛著的進程喚醒。可見，poll_wait的作用，只是為了讓驅動程序能找到要喚醒的進程。即使不用poll_wait，我們的程序也有機會被喚醒：chedule_timeout(__timeout)，只是休眠__time_out這段時間。
現在來總結一下poll機制：
1. poll > sys_poll > do_sys_poll > poll_initwait，poll_initwait函數注冊一下回調函數__pollwait，它就是我們的驅動程序執行poll_wait時，真正被調用的函數。
2. 接下來執行file->f_op->poll，即我們驅動程序里自己實現的poll函數
它會調用poll_wait把自己掛入某個隊列，這個隊列也是我們的驅動自己定義的；
它還判斷一下設備是否就緒。
3. 如果設備未就緒，do_sys_poll里會讓進程休眠一定時間
4. 進程被喚醒的條件有2：一是上面說的“一定時間”到了，二是被驅動程序喚醒。驅動程序發現條件就緒時，就把“某個隊列”上掛著的進程喚醒，這個隊列，就是前面通過poll_wait把本進程掛過去的隊列。
5. 如果驅動程序沒有去喚醒進程，那么chedule_timeout(__timeou)超時后，會重復2、3動作，直到應用程序的poll調用傳入的時間到達。