poll機制分析[轉]

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所有的系統調用，基雩都可以在它的名字前加上“sys_”首碼，這就是它在核心中對應的函數。比如系統調用open、read、write、poll，與之對應的核心功能為：sys_open、sys_read、sys_write、sys_poll。

 

一、核心架構：

對於系統調用poll或select，它們對應的核心功能都是sys_poll。分析sys_poll，即可理解poll機制。

1. sys_poll函數位於fs/select.c檔案中，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);

}

它對逾時參數稍作處理後，直接調用do_sys_poll。

 

1. do_sys_poll函數也位於位於fs/select.c檔案中，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變數table：

poll_initwait > init_poll_funcptr(&pwq->pt, __pollwait); > pt->qproc = qproc;

即table->pt->qproc = __pollwait，__pollwait將在驅動的poll函數裡用到。

 

 

1. do_sys_poll函數位於fs/select.c檔案中，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，這是個迴圈，它退出的條件為：

1. 09行的3個條件之一(count非0，逾時、有訊號等待處理)

count非0表示04行的do_pollfd至少有一個成功。

1. 11、12行：發生錯誤

②     重點在do_pollfd函數，後面再分析

③     第30行，讓本進程休眠一段時間，注意：應用程式執行poll調用後，如果①②的條件不滿足，進程就會進入休眠。那麼，誰喚醒呢？除了休眠到指定時間被系統喚醒外，還可以被驅動程式喚醒──記住這點，這就是為什麼驅動的poll裡要調用poll_wait的原因，後面分析。

 

1. do_pollfd函數位於fs/select.c檔案中，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式裡註冊的poll函數。

 

二、驅動程式：

驅動程式裡與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式裡定義的一個隊列裡而已。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);

}

 

執行到驅動程式的poll_wait函數時，進程並沒有休眠，我們的驅動程式裡實現的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，應用程式調用poll > sys_poll > do_sys_poll > poll_initwait，do_poll > do_pollfd > 我們自己寫的poll函數後，再調用schedule_timeout進入休眠。如果我們的驅動程式發現情況就緒，可以把這個隊列上掛著的進程喚醒。可見，poll_wait的作用，只是為了讓驅動程式能找到要喚醒的進程。即使不用poll_wait，我們的程式也有機會被喚醒：chedule_timeout(__timeout)，只是要休眠__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函數註冊一下回呼函數__pollwait，它就是我們的驅動程式執行poll_wait時，真正被調用的函數。

 

2. 接下來執行file->f_op->poll，即我們驅動程式裡自己實現的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；

   它還判斷一下裝置是否就緒。

 

3. 如果裝置未就緒，do_sys_poll裡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，二是被驅動程式喚醒。驅動程式發現條件就緒時，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. 如果驅動程式沒有去喚醒進程，那麼chedule_timeout(__timeou)逾時後，會重複2、3動作，直到應用程式的poll調用傳入的時間到達。

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