[Linux]基于按键-poll异步同步互斥阻塞

2021-04-08 / 2021-04-08 / linux C语言

[Linux]基于按键-poll异步同步互斥阻塞

艾恩凝

2021/4/8

INSTRUCTION

每天学一点，总结一下这几个东西吧，代码很简单，理解理解概念

INSTANCE

举个例子

妈妈怎么知道卧室里小孩醒了？
① 时不时进房间看一下：查询方式
优缺点：简单，但是累
② 进去房间陪小孩一起睡觉，小孩醒了会吵醒她：休眠-唤醒
优缺点：不累，但是妈妈干不了活了
③ 妈妈要干很多活，但是可以陪小孩睡一会，定个闹钟：poll方式
优缺点：要浪费点时间，但是可以继续干活。妈妈要么是被小孩吵醒，要么是被闹钟吵醒。
④ 妈妈在客厅干活，小孩醒了他会自己走出房门告诉妈妈：异步通知
优缺点：妈妈、小孩互不耽误

POLL

使用休眠-唤醒的方式等待某个事件发生时，有一个缺点：等待的时间可能很久。我们可以加上一个超时时间，这时就可以使用poll机制。
① APP不知道驱动程序中是否有数据，可以先调用poll函数查询一下，poll函数可以传入超时时间；
② APP进入内核态，调用到驱动程序的poll函数，如果有数据的话立刻返回；
③ 如果发现没有数据时就休眠一段时间；
④ 当有数据时，比如当按下按键时，驱动程序的中断服务程序被调用，它会记录数据、唤醒APP；
⑤ 当超时时间到了之后，内核也会唤醒APP；
⑥ APP根据poll函数的返回值就可以知道是否有数据，如果有数据就调用read得到数据

具体如何调用内核函数先不谈，先学会应用。

ASYNCHRONIZATION

异步，简单来说就是，一个应用程序不用主动去查询这个设备的状态，而是当它自己准备好，或者结束了某件事，主动告诉应用程序，然后应用程序进行某些操作。一般用信号量来进行操作

SYNCHRONIZATION or MUTEX or BLOCK

首先举个例子，小明房间里有一双滑板鞋，早上起床上学时看到还在，于是在学校里和同学约好下课一块玩滑板，结果小明房间的门没有锁，在小明离开房间期间，他的弟弟进入房间将滑板拿走了，等小明回去一看，滑板鞋已经不在了。造成的后果就是小明将失信于同学，解决办法就是将房间锁住。

把同步互斥阻塞放在一起说说，大体上其实就是为了解决问题，这个问题大体差不多。

在多进程状态下，如果多进程对一个资源进行操作，那么问题就来了，并发状态下，多进程需要合理并且正确的用资源，这就是同步问题，这里只谈两种解决同步问题的操作，原子操作和信号量。

原子操作指的是在执行过程中不会被别的代码路径所中断的操作。
常用原子操作函数举例：

1atomic_t v = ATOMIC_INIT(0);     //定义原子变量v并初始化为0
2atomic_read(atomic_t *v);        //返回原子变量的值
3void atomic_inc(atomic_t *v);    //原子变量增加1
4void atomic_dec(atomic_t *v);    //原子变量减少1
5int atomic_dec_and_test(atomic_t *v); //自减操作后测试其是否为0，为0则返回true，否则返回false。

信号量（semaphore）是用于保护临界区的一种常用方法，只有得到信号量的进程才能执行临界区代码。当获取不到信号量时，进程进入休眠等待状态。

常用信号操作函数举例：

 1//定义信号量
 2struct semaphore sem;
 3//初始化信号量
 4void sema_init (struct semaphore *sem, int val);
 5void init_MUTEX(struct semaphore *sem);//初始化为0static DECLARE_MUTEX(button_lock);//定义互斥锁//获得信号量
 6void down(struct semaphore * sem);
 7int down_interruptible(struct semaphore * sem);
 8int down_trylock(struct semaphore * sem);
 9//释放信号量
10void up(struct semaphore * sem);