在设备驱动中使用异步通知可以促使对设备的访问可进行时，由驱动主动通知应用程序进行访问。因而，使用无阻塞I/O的应用程序无需寻址设备是否可访问，而阻塞访问也可以被类似“中断”的异步通知所替代。异步通知类似于硬件上的“中断”概念，比较确切的称谓是“信号驱动的异步I/O”。
1、异步通知的概念和作用
影响：阻塞--应用程序无需寻址设备是否可以访问
非阻塞--中断进行通知
即：由驱动发起，主动通知应用程序
2、linux异步通知编程
2.1linux讯号
作用：linux系统中，异步通知使用讯号来实现
函数原型为：
void (*signal(int signum,void (*handler))(int)))(int)
原型比较难理解可以分解为
typedef void(*sighandler_t)(int); sighandler_t signal(int signum,sighandler_t handler);
第一个参数是指定讯号的值，第二个参数是指定针对上面讯号的处理函数
2.2讯号的处理函数（在应用程序端捕获讯号）
signal()函数
事例：
//启动信号机制
void sigterm_handler(int sigo)
{
char data[MAX_LEN];
int len;
len = read(STDIN_FILENO,&data,MAX_LEN);
data[len] = 0;
printf("Input available:%sn",data);
exit(0);
}
int main(void)
{
int oflags;
//启动信号驱动机制
signal(SIGIO,sigterm_handler);
fcntl(STDIN_FILENO,F_SETOWN,getpid());
oflags = fcntl(STDIN_FILENO,F_GETFL);
fctcl(STDIN_FILENO,F_SETFL,oflags | FASYNC);
//建立一个死循环，防止程序结束
whlie(1);
return 0;
}
2.3讯号的释放(在设备驱动端释放讯号)
为了是设备支持异步通知机制linux 驱动通知应用层，驱动程序中涉及以下3项工作
（1）、支持F_SETOWN命令，能在这个控制命令处理中设置filp->f_owner为对应的进程ID。不过此项工作已由内核完成，设备驱动无须处理。
（2）、支持F_SETFL命令处理，每每FASYNC标志改变时，驱动函数中的fasync()函数得以执行。为此，驱动中应当实现fasync()函数
（3）、在设备资源中可获得linux 驱动通知应用层，调用kill_fasync（）函数迸发相应的讯号
设备驱动中异步通知编程：
（1）、fasync_struct加入设备结构体模板中
（2）、两个函数
处理FASYNC标志的两个函数：intfasync_helper(intfd,structfile*filp,intmode,structfasync_struct**fa);
释放讯号的函数：voidkill_fasync(structfasync_struct**fa,intsig,intband);
和其他结构体表针放在设备结构体中，模板如下
struct xxx_dev{
struct cdev cdev;
...
struct fasync_struct *async_queue;//异步结构体指针
};
2.4在设备驱动中的fasync()函数中，只需简单地将该函数的3个参数以及fasync_struct结构体表针的表针作为第四个参数传入fasync_helper()函数就可以了，模板如下
static int xxx_fasync(int fd,struct file *filp, int mode)
{
struct xxx_dev *dev = filp->private_data;
return fasync_helper(fd, filp, mode, &dev->async_queue);
}
2.5在设备资源可获得时应当调用kill_fasync()函数释放SIGIO讯号，可读时第三个参数为POLL_IN，可写时第三个参数为POLL_OUT，模板如下
static ssize_t xxx_write(struct file *filp,const char __user *buf,size_t count,loff_t *ppos)
{
struct xxx_dev *dev = filp->private_data;
...
if(dev->async_queue)
kill_fasync(&dev->async_queue,GIGIO,POLL_IN);
...
}
2.6最后在文件关掉时，要将文件从异步通知列表中删掉
int xxx_release(struct inode *inode,struct file *filp)
{
xxx_fasync(-1,filp,0);
...
return 0;
}
3、linux2.6异步I/O
同步I/O：linux系统中最常用的输入输出（I/O）模型是同步I/O，在这个模型中，当恳求发出后，应用程序都会阻塞，晓得恳求满足
异步I/O：I/O恳求可能须要与其它进程形成交叠
Linux系统中最常用的输入/输出（I/O）模型是同步I/O。在这个模型中，当恳求发出以后，应用程序都会阻塞，直至恳求满足为止。这是挺好的一种解决方案，由于调用应用程序在等待I/O恳求完成时不须要使用任何中央处理单元（CPU）。并且在某
些情况下，I/O恳求可能须要与其他进程形成交叠。可移植操作系统插口（POSIX）异步I/O（AIO）应用程序插口（API）就提供了这些功能
4.1、AIO系列API：
aio_read--异步读
aio_read函数的原型如下：
int aio_read( struct aiocb *aiocbp );
aio_read()函数在恳求进行排队然后会立刻返回。倘若执行成功，返回值就为0；假若出现错误，返回值就为−1，并设置errno的值。
aio_write--异步写
aio_write()函数拿来恳求一个异步写操作，其函数原型如下：
int aio_write( struct aiocb *aiocbp );
aio_write()函数会立刻返回，说明恳求早已进行排队（成功时返回值为0，失败时返回值为−1，并相应地设置errno。
aio_error--确定恳求的状态
aio_error函数被拿来确定恳求的状态，其原型如下：
int aio_error( struct aiocb *aiocbp );
这个函数可以返回以下内容。
EINPROGRESS：说明恳求仍未完成。
ECANCELLED：说明恳求被应用程序取消了。
-1：说明发生了错误，具体错误缘由由errno记录。
aio_return--获得异步操作的返回值
异步I/O和标准块I/O之间的另外一个区别是不能立刻访问这个函数的返回状态，由于并没有阻塞在read()调用上。在标准的read()调用中，返回状态是在该函数返回时提供的。并且在异步I/O中linux串口驱动，我们要使用aio_return()函数。这个函数的原型如下：
ssize_t aio_return( struct aiocb *aiocbp );
只有在aio_error()调用确定恳求早已完成（可能成功，也可能发生了错误）以后，就会调用这个函数。aio_return()的返回值就等价于同步情况中read或write系统调用的返回值（所传输的字节数，倘若发生错误，返回值就为−1）。
aio_suspend--挂起异步操作，晓得异步恳求完成为止
aio_suspend()函数来挂起（或阻塞）调用进程，直至异步恳求完成为止，此时会形成一个讯号，或则发生其他超时操作。调用者提供了一个aiocb引用列表，其中任何一个完成就会造成aio_suspend()返回。aio_suspend的函数原型如下：
int aio_suspend( const struct aiocb *const cblist[], int n, const struct timespec *timeout );
aio_cancel--取消异步恳求
aio_cancel()函数容许用户取消对某个文件描述符执行的一个或所有I/O恳求。其原型如下：
int aio_cancel( int fd, struct aiocb *aiocbp );
假如要取消一个恳求，用户需提供文件描述符和aiocb引用。假如这个恳求被成功取消了，这么这个函数都会返回AIO_CANCELED。假如恳求完成了，这个函数都会返回AIO_NOTCANCELED。假如要取消对某个给定文件描述符的所有恳求，用户须要提供这个文件的描述符以及一个对aiocbp的NULL引用。假如所有的恳求都取消了linux命令ls，这个函数都会返回AIO_CANCELED；假如起码有一个恳求没有被取消，这么这个函数都会返回AIO_NOT_CANCELED；假如没有一个恳求可以被取消，这么这个函数都会返回AIO_ALLDONE。之后，可以使用aio_error()来验证每位AIO恳求，假如某恳求早已被取消了，这么aio_error()都会返回−1，但是errno会被设置为ECANCELED。
lio_listio--同时发起多个传输（一次系统调用可以启动大量的I/O操作）
lio_listio()函数可用于同时发起多个传输。这个函数十分重要，它促使用户可以在一个系统调用（一次内核上下文切换）中启动大量的I/O操作。lio_listioAPI函数的原型如下：
int lio_listio( int mode, struct aiocb *list[], int nent, struct sigevent *sig );
mode参数可以是LIO_WAIT或LIO_NOWAIT。LIO_WAIT会阻塞这个调用，直至所有的I/O都完成为止。在操作进行排队然后，LIO_NOWAIT才会返回。list是一个aiocb引用的列表，最大元素的个数是由nent定义的。假如list的元素为NULL，lio_listio()会将其忽视。
3.2、使用讯号作为AIO的通知
讯号作为异步通知的机制在AIO中仍然使用，为了使用讯号，使用AIO的应用程序同样须要定义讯号处理程序，在指定的讯号被触发时，调用这个处理程序，作为讯号上下文的一部份，特定的aiocb恳求被提供给讯号处理函数拿来分辨AIO恳求。下边代码清单给出了使用讯号作为AIO异步I/O通知机制的反例。
1 /*设置异步 I/O 请求*/
2 void setup_io(...)
3 {
4 int fd;
5 struct sigaction sig_act;
6 struct aiocb my_aiocb;
7 ...
8 /* 设置信号处理函数 */
9 sigemptyset(&sig_act.sa_mask);
10 sig_act.sa_flags = SA_SIGINFO;
11 sig_act.sa_sigaction = aio_completion_handler;
12
13 /* 设置 AIO 请求 */
14 bzero((char*) &my_aiocb, sizeof(struct aiocb));
15 my_aiocb.aio_fildes = fd;
16 my_aiocb.aio_buf = malloc(BUF_SIZE + 1);
17 my_aiocb.aio_nbytes = BUF_SIZE;
18 my_aiocb.aio_offset = next_offset;
19
20 /* 连接 AIO 请求和信号处理函数 */
21 my_aiocb.aio_sigevent.sigev_notify = SIGEV_SIGNAL;
22 my_aiocb.aio_sigevent.sigev_signo = SIGIO;
23 my_aiocb.aio_sigevent.sigev_value.sival_ptr = &my_aiocb;
24
25 /* 将信号与信号处理函数绑定 */
26 ret = sigaction(SIGIO, &sig_act, NULL);
27 ...
28 ret = aio_read(&my_aiocb); /*发出异步读请求*/
29 }
30
31 /*信号处理函数*/
32 void aio_completion_handler(int signo, siginfo_t *info, void *context)
33 {
34 struct aiocb *req;
35
36 /* 确定是我们需要的信号*/
37 if (info->si_signo == SIGIO)
38 {
39 req = (struct aiocb*)info->si_value.sival_ptr; /*获得 aiocb*/
40
41 /* 请求的操作完成了吗? */
42 if (aio_error(req) == 0)
43 {
44 /* 请求的操作完成，获取返回值 */
45 ret = aio_return(req);
46 }
47 }
48 return ;
49 }
3.3使用反弹函数作为AIO的通知
代码清单给出了使用反弹函数作为AIO异步I/O恳求完成的通知机制的事例
1 /*设置异步 I/O 请求*/
2 void setup_io(...)
3 {
4 int fd;
5 struct aiocb my_aiocb;
6 ...
7 /* 设置 AIO 请求 */
8 bzero((char*) &my_aiocb, sizeof(struct aiocb));
9 my_aiocb.aio_fildes = fd;
10 my_aiocb.aio_buf = malloc(BUF_SIZE + 1);
11 my_aiocb.aio_nbytes = BUF_SIZE;
12 my_aiocb.aio_offset = next_offset;
13
14 /* 连接 AIO 请求和线程回调函数 */
15 my_aiocb.aio_sigevent.sigev_notify = SIGEV_THREAD;
16 my_aiocb.aio_sigevent.notify_function = aio_completion_handler;
17 /*设置回调函数*/
18 my_aiocb.aio_sigevent.notify_attributes = NULL;
19 my_aiocb.aio_sigevent.sigev_value.sival_ptr = &my_aiocb;
20 ... ret = aio_read(&my_aiocb); //发起 AIO 请求
21 }
22
23 /* 异步 I/O 完成回调函数 */
24 void aio_completion_handler(sigval_t sigval)
25 {
26 struct aiocb *req;
27 req = (struct aiocb*)sigval.sival_ptr;
28
29 /* AIO 请求完成? */
30 if (aio_error(req) == 0)
31 {
32 /* 请求完成，获得返回值 */
33 ret = aio_return(req);
34 }
35
36 return ;
37 }
3.4AIO与设备驱动
在内核中，每位I/O恳求都对应一个kiocb结构体，其ki_filp成员只想对应的file表针，通过is_sync_kiocb判定某kiocb是否为同步I/O恳求，若果是返回真，表示为异步I/O恳求。
块设备和网路设备：本身是异步的
字符设备：必须明晰应支持AIO（极少数是异步I/O操作）
字符设备驱动程序中file_operations包含3个与AIO相关的成员函数，如下所示：
ssize_t (*aio_read) (struct kiocb *iocb, char *buffer, size_t count, loff_t offset); ssize_t (*aio_write) (struct kiocb *iocb, const char *buffer, size_t count, loff_t offset); int (*aio_fsync) (struct kiocb *iocb, int datasync);
over~
