我們知道在之前的應用程序中，如果我們同時運行兩次應用程序的話，則兩次都可以同時打開設備，這就是說我們的按鍵資源同時被兩個進程使用。顯然這不是我們想要的，那么下面我們就要引入互斥的概念。 關于互斥其實其實現(xiàn)很簡單，就是采用一些標志，當文件被一個進程打開后，就會設置該標志，使其他進程無法打開設備文件。下面，我們就完全靠自己去實現(xiàn)一個互斥，代碼修改如下：
首先定義一個全局變量： static int canread=1; 然后在open函數(shù)開始處加入如下代碼： ? if(--canread!=0) ? ? ? ? { ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? canread++; ? ? ? ? ? ? return -EBUSY; ? ? ? ? } 在close函數(shù)里面加入如下代碼： anread++; 我們可以先分析一下，當進程A打開設備文件時，因為初始值canread=1，canread減1后正好等于0，不會出錯返回，成功打開了。此時當進程B再來打開該設備文件時，因canread=0，canread減1不為0，所以會出錯出錯返回，且canread加1，canread=0。當進程A關閉后，canread加1，canread=1；這時如果B進程運行，會成功打開設備文件?？瓷先ニ坪跬昝赖脤崿F(xiàn)了互斥，其實這其中是有問題的。因為其實對于： ?--canread! 這行代碼來說，它分為3的步驟，包括：讀取canread值，修改canread值，寫回canread的值。 但是不要忘記了，我們的linux系統(tǒng)是一個多任務的系統(tǒng)，假如當A讀取了canread的值為1時，還沒來得及減1，就已經切換到了進程B，進程B讀出的canread的值也是1，這樣的話，B就成功打開了設備文件。如果這時再切換回了A，因為之前A已經讀出了canread為1，這時會將canread當作1來進行后續(xù)處理，也可以打開文件。這可不是我們想要的，那么有沒有其他辦法呢？答案是肯定的，下面來介紹兩種方法：
方法一：原子操作 定義：原子操作指的是在執(zhí)行過程中不會被別的代碼路徑所中斷的操作。 下面是幾個常用原子操作函數(shù)： atomic_t v = ATOMIC_INIT(0); ? ? //定義原子變量v并初始化為0 atomic_read(atomic_t *v); ? ? ? ?//返回原子變量的值 void atomic_inc(atomic_t *v); ? ?//原子變量增加1 void atomic_dec(atomic_t *v); ? ?//原子變量減少1 int atomic_dec_and_test(atomic_t *v); //自減操作后測試其是否為0，為0則返回true，否則返回false。 修改代碼：
首先定義全局原子變量： static atomic_t canread= ATOMIC_INIT(1); 然后在open函數(shù)開始處加入如下代碼： ?if(!atomic_dec_and_test(&canread)) ? ? ? ? { ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? atomic_inc(&canread); ? ? ? ? ? ? return -EBUSY; ? ? ? ? }
在close函數(shù)里面加入如下代碼： atomic_inc(&canread);
方法二：信號量 定義：信號量（semaphore）是用于保護臨界區(qū)的一種常用方法，只有得到信號量的進程才能執(zhí)行臨界區(qū)代碼。當獲取不到信號量時，進程進入休眠等待狀態(tài)。 下面是幾個常用的信號量相關的函數(shù)：
2. 信號量 信號量（semaphore）是用于保護臨界區(qū)的一種常用方法，只有得到信號量的進程才能執(zhí)行臨界區(qū)代碼。 當獲取不到信號量時，進程進入休眠等待狀態(tài)。 定義信號量 struct semaphore sem; 初始化信號量 void sema_init (struct semaphore *sem, int val); void init_MUTEX(struct semaphore *sem);//初始化為0 static DECLARE_MUTEX(button_lock);?? ? //定義互斥鎖 獲得信號量 void down(struct semaphore * sem); int down_interruptible(struct semaphore * sem);? int down_trylock(struct semaphore * sem); 釋放信號量 void up(struct semaphore * sem); 修改代碼： 首先定義全局互斥鎖： static DECLARE_MUTEX(button_lock); 在open函數(shù)中獲得信號量： down(&button_lock); 在close函數(shù)中釋放信號量：
up(&button_lock); 我們測試時第一次運行應用程序，發(fā)現(xiàn)其狀態(tài)時S，第二次運行，其狀態(tài)時D，S表示睡眠狀態(tài)，是因為沒有按鍵按下而產生睡眠，而D表示一種僵死狀態(tài)，或者也可以說是一種睡眠狀態(tài)，不過它是因為沒有獲取信號量而進入僵死。那么第二個進程什么時候才能從僵死狀 態(tài)喚醒呢？那就要等到第一個進程釋放信號量。我們將第一個進程殺死，發(fā)現(xiàn)第二個進程的狀態(tài)變成了S，從而驗證了我們的說法。
下面我們再來談一下阻塞和非阻塞的問題： 阻塞操作：是指在執(zhí)行設備操作時若不能獲得資源則掛起進程，直到滿足可操作的條件后再進行操作。被掛起的進程進入休眠狀態(tài)，被從調度器的運行隊列移走，直到等待的條件被滿足。 非阻塞操作：進程在不能進行設備操作時并不掛起，它或者放棄，或者不停地查詢，直至可以進行操作為止。 我們在驅動程序中修改代碼： 在open函數(shù)中加入如下代碼： if (file->f_flags & O_NONBLOCK) { if (down_trylock(&button_lock)) return -EBUSY; } else { down(&button_lock); } 我們在read函數(shù)中加入如下代碼： if (filp->f_flags & O_NONBLOCK) { if (!ev_press) ?//如果沒有按鍵按下返回 return -EAGAIN; } else { wait_event_interruptible(button_waitq, ev_press);//這一句要將本來的注釋掉 } 將ev_press相關的定義添加上 添加定義：static DECLARE_WAIT_QUEUE_HEAD(button_waitq); 在中斷中補上這一句：wake_up_interruptible(&button_waitq);
測試程序如下： #include <sys/types.h> #include <sys/stat.h> #include <fcntl.h> #include <stdio.h> #include <poll.h> #include <signal.h> #include <sys/types.h> #include <unistd.h> #include <fcntl.h>
int main(int argc, char **argv) { ? ? ? ? int fd; ? ?? unsigned char key_val; ? ? ? fd = open("/dev/keys", O_RDWR); if (fd < 0) { printf("can't open!\n"); }
while (1) { ?? ?read(fd, &key_val, 1); ?? ?printf("key_val: 0x%x\n", key_val); } return 0; } 默認情況下是阻塞方式打開的，運行測試程序，當我們沒有按下按鍵時會休眠，但不會返回。 我們將： fd = open("/dev/keys", O_RDWR);改為 fd = open("/dev/keys", O_RDWR |?O_NONBLOCK); 會變成非阻塞方式打開，這時沒有按鍵按下會返回。為方便測試，我們在循環(huán)里加入：sleep(5);

總結

以上是生活随笔為你收集整理的字符设备驱动程序之按键——同步互斥阻塞的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

如果覺得生活随笔網站內容還不錯，歡迎將生活随笔推薦給好友。