驱动开发，IO多路复用实现过程，epoll方式-Toy模板网

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1.框架图

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被称为当前时代最好用的io多路复用方式；

核心操作：一棵树（红黑树）、一张表（内核链表）以及三个接口；

思想：（fd代表文件描述符）

epoll要把检测的事件fd挂载到内核空间红黑树上，遍历红黑树，调用每个fd对应的操作方法，找到发生事件的fd,如果没有发生事件的fd，进程休眠，如果事件发生，将发生事件的fd拷贝一份放到内核链表，每个节点对应一个fd，最后把链表的节点信息传递到用户空间的数组中，用户空间无需判断事件的发生，需要判断事件类型（读写等）；

2.代码

---pro1.c---应用程序（epoll方式）

#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/ioctl.h>
#include <sys/select.h>
#include <sys/time.h>
#include <sys/epoll.h>

int main(int argc, const char *argv[])
{
    int fd1,fd2,epfd;
    char buf[128] = {0};
    struct epoll_event event;  //用于操作epoll
    struct epoll_event events[10];  //用户空间存放发生事件的数组
    
    //创建epoll句柄，红黑树根节点
    epfd = epoll_create(1);
    if(epfd < 0)
    {
        printf("epoll_create fail\n");
        exit(-1);
    }
    //打开设备文件
    fd1 = open("/dev/input/mouse0", O_RDWR);
    if (fd1 < 0)
    {
        printf("鼠标事件文件失败\n");
        exit(-1);
    }

    fd2 = open("/dev/myled0", O_RDWR);
    if (fd2 < 0)
    {
        printf("自定义事件文件失败\n");
        exit(-1);
    }

    //添加准备就绪事件到epoll
    event.events = EPOLLIN;  //读事件
    event.data.fd = fd1;
    if((epoll_ctl(epfd,EPOLL_CTL_ADD,fd1,&event)) < 0)
    {
        printf("epoll_ctl fd1 fail\n");
    }
    event.events = EPOLLIN;  //读事件
    event.data.fd = fd2;
    if((epoll_ctl(epfd,EPOLL_CTL_ADD,fd2,&event)) < 0)
    {
        printf("epoll_ctl fd2 fail\n");
    }

    //监听时间是否发生
    while(1)
    {
        //成功接收返回时间的个数，放入events数组中
        int ret = epoll_wait(epfd,events,10,-1);
        if(ret < 0)
        {
            printf("epoll_wait fail\n");
            exit(-1);   
        }
        int i;
        //循环遍历数组，做事件的处理
        for(i=0; i<ret; i++)
        {
            if(events[i].events & EPOLLIN)  //发生事件是读事件
            {
                read(events[i].data.fd,buf,sizeof(buf));
                printf("buf:%s\n",buf);
                memset(buf,0,sizeof(buf));
            }
        }
    }

    close(fd1);
    close(fd2);

    return 0;
}

---pro2.c---应用程序（模拟自定义设备数据就绪）

#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>

int main(int argc, const char *argv[])
{
    char buf[128] = "hello world";
    int fd = open("/dev/myled0", O_RDWR);
    if (fd < 0)
    {
        printf("打开设备文件失败\n");
        exit(-1);
    }

    write(fd, buf, sizeof(buf));

    close(fd);

    return 0;
}

---epoll.c---驱动程序

#include <linux/init.h>
#include <linux/module.h>
#include <linux/fs.h>
#include <linux/io.h>
#include <linux/device.h>
#include <linux/uaccess.h>
#include <linux/wait.h>
#include<linux/poll.h>

char kbuf[128] = {0};
unsigned int major;
struct class *cls;
struct device *dev;
unsigned int condition = 0;

// 定义一个等待队列头
wait_queue_head_t wq_head;

// 封装操作方法
int mycdev_open(struct inode *inode, struct file *file)
{
    printk("%s:%s:%d\n", __FILE__, __func__, __LINE__);
    return 0;
}

ssize_t mycdev_read(struct file *file, char *ubuf, size_t size, loff_t *lof)
{
    int ret;
   
    ret = copy_to_user(ubuf, kbuf, size);
    if (ret)
    {
        printk("copy_to_ user err\n");
        return -EIO;
    }
    condition = 0; // 下一次硬件数据没有就绪

    return 0;
}
ssize_t mycdev_write(struct file *file, const char *ubuf, size_t size, loff_t *lof)
{
    int ret;
    // 从用户拷贝数据，模拟硬件数据
    ret = copy_from_user(kbuf, ubuf, size);
    if (ret)
    {
        printk("copy_from_user err\n");
        return -EIO;
    }

    condition = 1;
    wake_up_interruptible(&wq_head);

    return 0;
}
//封装POLL方法
__poll_t mycdev_poll(struct file *file, struct poll_table_struct *wait)
{
    __poll_t mask = 0;
    //向上提交等待队列头
    poll_wait(file,&wq_head,wait);
    //根据事件是否发生给一个合适的返回值
    if(condition)
    {
        mask = POLLIN;
    }
    
    return mask;
}
int mycdev_close(struct inode *inode, struct file *file)
{
    printk("%s:%s:%d\n", __FILE__, __func__, __LINE__);
    return 0;
}

struct file_operations fops = {
    .open = mycdev_open,
    .read = mycdev_read,
    .poll = mycdev_poll,
    .write = mycdev_write,
    .release = mycdev_close,
};

// 入口函数
static int __init mycdev_init(void)
{
    //初始化等待队列
    init_waitqueue_head(&wq_head);

    major = register_chrdev(0, "myled", &fops);
    if (major < 0)
    {
        printk("字符设备驱动注册失败\n");
        return major;
    }
    printk("字符设备驱动注册成功:major=%d\n", major);

    // 向上提交目录
    cls = class_create(THIS_MODULE, "MYLED");
    if (IS_ERR(cls))
    {
        printk("向上提交目录失败\n");
        return -PTR_ERR(cls);
    }
    printk("向上提交目录成功\n");

    // 向上提交设备节点信息
    int i;
    for (i = 0; i < 3; i++)
    {
        dev = device_create(cls, NULL, MKDEV(major, i), NULL, "myled%d", i);
        if (IS_ERR(dev))
        {
            printk("向上提交设备节点信息失败\n");
            return -PTR_ERR(dev);
        }
    }
    printk("向上提交设备节点信息成功\n");

    return 0;
}

// 出口函数
static void __exit mycdev_exit(void)
{
    // 销毁设备节点信息
    int i;
    for (i = 0; i < 3; i++)
    {
        device_destroy(cls, MKDEV(major, i));
    }

    // 销毁目录信息
    class_destroy(cls);

    // 字符设备驱动注销
    unregister_chrdev(major, "myled");
}

// 声明
// 入口函数地址
module_init(mycdev_init);
// 出口函数地址
module_exit(mycdev_exit);
// 遵循的GPL协议
MODULE_LICENSE("GPL");