我們知道在之前的應(yīng)用程序中，如果我們同時(shí)運(yùn)行兩次應(yīng)用程序的話(huà)，則兩次都可以同時(shí)打開(kāi)設(shè)備，這就是說(shuō)我們的按鍵資源同時(shí)被兩個(gè)進(jìn)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(guān)于互斥其實(shí)其實(shí)現(xiàn)很簡(jiǎn)單，就是采用一些標(biāo)志，當(dāng)文件被一個(gè)進(jìn)程打開(kāi)后，就會(huì)設(shè)置該標(biāo)志，使其他進(jìn)程無(wú)法打開(kāi)設(shè)備文件。下面，我們就完全靠自己去實(shí)現(xiàn)一個(gè)互斥，代碼修改如下：
首先定義一個(gè)全局變量： static int canread=1; 然后在open函數(shù)開(kāi)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(dāng)進(jìn)程A打開(kāi)設(shè)備文件時(shí)，因?yàn)槌跏贾礳anread=1，canread減1后正好等于0，不會(huì)出錯(cuò)返回，成功打開(kāi)了。此時(shí)當(dāng)進(jìn)程B再來(lái)打開(kāi)該設(shè)備文件時(shí)，因canread=0，canread減1不為0，所以會(huì)出錯(cuò)出錯(cuò)返回，且canread加1，canread=0。當(dāng)進(jìn)程A關(guān)閉后，canread加1，canread=1；這時(shí)如果B進(jìn)程運(yùn)行，會(huì)成功打開(kāi)設(shè)備文件。看上去似乎完美得實(shí)現(xiàn)了互斥，其實(shí)這其中是有問(wèn)題的。因?yàn)槠鋵?shí)對(duì)于： ?--canread! 這行代碼來(lái)說(shuō)，它分為3的步驟，包括：讀取canread值，修改canread值，寫(xiě)回canread的值。 但是不要忘記了，我們的linux系統(tǒng)是一個(gè)多任務(wù)的系統(tǒng)，假如當(dāng)A讀取了canread的值為1時(shí)，還沒(méi)來(lái)得及減1，就已經(jīng)切換到了進(jìn)程B，進(jìn)程B讀出的canread的值也是1，這樣的話(huà)，B就成功打開(kāi)了設(shè)備文件。如果這時(shí)再切換回了A，因?yàn)橹癆已經(jīng)讀出了canread為1，這時(shí)會(huì)將canread當(dāng)作1來(lái)進(jìn)行后續(xù)處理，也可以打開(kāi)文件。這可不是我們想要的，那么有沒(méi)有其他辦法呢？答案是肯定的，下面來(lái)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(guò)程中不會(huì)被別的代碼路徑所中斷的操作。 下面是幾個(gè)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(cè)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(kāi)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(hào)量 定義：信號(hào)量（semaphore）是用于保護(hù)臨界區(qū)的一種常用方法，只有得到信號(hào)量的進(jìn)程才能執(zhí)行臨界區(qū)代碼。當(dāng)獲取不到信號(hào)量時(shí)，進(jìn)程進(jìn)入休眠等待狀態(tài)。 下面是幾個(gè)常用的信號(hào)量相關(guān)的函數(shù)：
2. 信號(hào)量 信號(hào)量（semaphore）是用于保護(hù)臨界區(qū)的一種常用方法，只有得到信號(hào)量的進(jìn)程才能執(zhí)行臨界區(qū)代碼。 當(dāng)獲取不到信號(hào)量時(shí)，進(jìn)程進(jìn)入休眠等待狀態(tài)。 定義信號(hào)量 struct semaphore sem; 初始化信號(hào)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(hào)量 void down(struct semaphore * sem); int down_interruptible(struct semaphore * sem);? int down_trylock(struct semaphore * sem); 釋放信號(hào)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(hào)量： down(&button_lock); 在close函數(shù)中釋放信號(hào)量：
up(&button_lock); 我們測(cè)試時(shí)第一次運(yùn)行應(yīng)用程序，發(fā)現(xiàn)其狀態(tài)時(shí)S，第二次運(yùn)行，其狀態(tài)時(shí)D，S表示睡眠狀態(tài)，是因?yàn)闆](méi)有按鍵按下而產(chǎn)生睡眠，而D表示一種僵死狀態(tài)，或者也可以說(shuō)是一種睡眠狀態(tài)，不過(guò)它是因?yàn)闆](méi)有獲取信號(hào)量而進(jìn)入僵死。那么第二個(gè)進(jìn)程什么時(shí)候才能從僵死狀 態(tài)喚醒呢？那就要等到第一個(gè)進(jìn)程釋放信號(hào)量。我們將第一個(gè)進(jìn)程殺死，發(fā)現(xiàn)第二個(gè)進(jìn)程的狀態(tài)變成了S，從而驗(yàn)證了我們的說(shuō)法。
下面我們?cè)賮?lái)談一下阻塞和非阻塞的問(wèn)題： 阻塞操作：是指在執(zhí)行設(shè)備操作時(shí)若不能獲得資源則掛起進(jìn)程，直到滿(mǎn)足可操作的條件后再進(jìn)行操作。被掛起的進(jìn)程進(jìn)入休眠狀態(tài)，被從調(diào)度器的運(yùn)行隊(duì)列移走，直到等待的條件被滿(mǎn)足。 非阻塞操作：進(jìn)程在不能進(jìn)行設(shè)備操作時(shí)并不掛起，它或者放棄，或者不停地查詢(xún)，直至可以進(jìn)行操作為止。 我們?cè)隍?qū)動(dòng)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?cè)趓ead函數(shù)中加入如下代碼： if (filp->f_flags & O_NONBLOCK) { if (!ev_press) ?//如果沒(méi)有按鍵按下返回 return -EAGAIN; } else { wait_event_interruptible(button_waitq, ev_press);//這一句要將本來(lái)的注釋掉 } 將ev_press相關(guān)的定義添加上 添加定義：static DECLARE_WAIT_QUEUE_HEAD(button_waitq); 在中斷中補(bǔ)上這一句：wake_up_interruptible(&button_waitq);
測(cè)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(rèn)情況下是阻塞方式打開(kāi)的，運(yùn)行測(cè)試程序，當(dāng)我們沒(méi)有按下按鍵時(shí)會(huì)休眠，但不會(huì)返回。 我們將： fd = open("/dev/keys", O_RDWR);改為 fd = open("/dev/keys", O_RDWR |?O_NONBLOCK); 會(huì)變成非阻塞方式打開(kāi)，這時(shí)沒(méi)有按鍵按下會(huì)返回。為方便測(cè)試，我們?cè)谘h(huán)里加入：sleep(5);

總結(jié)

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?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

如果覺(jué)得生活随笔網(wǎng)站內(nèi)容還不錯(cuò)，歡迎將生活随笔推薦給好友。