阻塞I/O笔记

✅ Linux 驱动中阻塞 I/O 完整流程总结

---

📌 阶段一：初始化等待队列（设备初始化时）

目的： 准备一个等待队列，用于后续让进程挂起/唤醒

wait_queue_head_t r_wait;               // 声明等待队列头
init_waitqueue_head(&r_wait);           // 初始化等待队列

---

📌 阶段二：用户调用 read()，驱动开始执行阻塞流程

目的： 如果当前设备没有准备好数据，让当前进程阻塞

🔹 判断是否需要阻塞

if (atomic_read(&releasekey) == 0)      // 判断是否有事件（数据）可读

🔹 创建等待队列项（绑定当前进程）

DECLARE_WAITQUEUE(wait, current);       // 定义一个等待队列节点，指向当前进程
add_wait_queue(&r_wait, &wait);         // 将该节点添加到等待队列中

🔹 设置当前任务状态为“可中断睡眠”

__set_current_state(TASK_INTERRUPTIBLE); // 表示愿意进入睡眠状态

🔹 真正进入阻塞，放弃 CPU 控制权

schedule();                              // 进程挂起，直到被唤醒（阻塞点）

---

📌 阶段三：外部事件发生，驱动准备唤醒阻塞进程

目的： 在事件发生时唤醒之前阻塞的 read()

🔹 外部中断触发（如按键中断）

static irqreturn_t key0_handler(int irq, void *dev_id)
{
    struct imx6uirq_dev *dev = (struct imx6uirq_dev *)dev_id;
    dev->curkeynum = 0;
    dev->timer.data = (volatile long)dev_id;
    mod_timer(&dev->timer, jiffies + msecs_to_jiffies(10));
    return IRQ_HANDLED;
}

🔹 定时器超时，进入回调函数

void timer_function(unsigned long arg)
{
    struct imx6uirq_dev *dev = (struct imx6uirq_dev *)arg;
    struct irq_keydesc *keydesc = &dev->irqkeydesc[dev->curkeynum];
    unsigned char value = gpio_get_value(keydesc->gpio);

    if (value == 0) {
        atomic_set(&dev->keyvalue, keydesc->value2);  // 按下
        atomic_set(&dev->releasekey, 2);
    } else {
        atomic_set(&dev->keyvalue, 0x80 | keydesc->value);  // 释放
        atomic_set(&dev->releasekey, 1);
    }

    if (atomic_read(&dev->releasekey)) {
        wake_up_interruptible(&dev->r_wait);  // 唤醒等待队列
    }
}

---

📌 阶段四：read()被唤醒后，恢复执行并读取数据

目的： 被唤醒后完成数据读取并返回用户空间

🔹 被唤醒 → 判断是否是信号中断

if (signal_pending(current)) {
    ret = -ERESTARTSYS;
    goto wait_error;
}

🔹 恢复进程状态 → 从睡眠状态转为运行

__set_current_state(TASK_RUNNING);
remove_wait_queue(&r_wait, &wait);

🔹 拷贝数据返回给用户

keyvalue = atomic_read(&dev->keyvalue);
releasekey = atomic_read(&dev->releasekey);

if (releasekey == 1) {
    if (keyvalue & 0x80) {
        keyvalue &= ~0x80;
        ret = copy_to_user(buf, &keyvalue, sizeof(keyvalue));
    } else {
        goto data_error;
    }
    atomic_set(&dev->releasekey, 0);
} else if (releasekey == 2) {
    ret = copy_to_user(buf, &keyvalue, sizeof(keyvalue));
    atomic_set(&dev->releasekey, 0);
} else {
    goto data_error;
}

---

✅ 补充概念说明（简洁版）

名称	说明
wait_queue_head_t	等待队列头，管理一批阻塞任务
DECLARE_WAITQUEUE()	创建等待队列节点，指向当前进程（current）
add_wait_queue()	把节点挂到等待队列上
__set_current_state()	设置当前进程状态为 TASK_INTERRUPTIBLE 等待唤醒
schedule()	阻塞当前任务，进入睡眠，等待被唤醒
wake_up_interruptible()	唤醒队列中所有处于“可中断睡眠”的任务

---

✅ 一句话总结流程

用户态调用 read() → 驱动进入阻塞 → 外部中断触发定时器 → 定时器中唤醒任务 → read() 恢复执行，返回按键值。
```