蜕变为蝶：深入理解 Linux 设备驱动中的异步通知和异步I/O

最新推荐文章于 2025-02-19 23:07:18 发布
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文章标签： linux 服务器 运维 嵌入式
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在嵌入式系统开发中，Linux 设备驱动是一个关键的组件，负责与硬件交互并提供对应的接口供用户空间程序使用。异步通知和异步I/O 是 Linux 设备驱动中常用的技术，能够提高系统的响应性能和效率。本文将深入探讨这两个主题，并提供相应的源代码示例。

一、异步通知
在设备驱动中，异步通知是一种机制，用于在设备状态发生变化时通知其他组件或进程。这种通知机制是事件驱动的，能够实现异步处理，提高系统的实时性和并发性。

下面是一个简单的例子，演示了如何使用异步通知机制。假设我们有一个温度传感器设备，当温度超过预设阈值时，我们希望通知其他组件来处理这个事件。

#include <linux/kernel.h>
#include <linux/module.h>
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蜕变成蝶~Linux设备驱动之异步通知和异步I/O
李肖遥的专栏
04-25 205
　　在设备驱动中使用异步通知可以使得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。因此，使用无阻塞I/O的应用程序无需轮询设备是否可访问，而阻塞访问也可以被类似“中断”的异步通知所取代。异步通知类似于硬件上的“中断”概念，比较准确的称谓是“信号驱动的异步I/O"。 1、异步通知的概念和作用 影响：阻塞--应用程序无需轮询设备是否可以访问 非阻塞--中...
蜕变成蝶~Linux设备驱动之按键设备驱动
李肖遥的专栏
05-12 179
　　在上述的驱动系列博客中，我们已经了解了关于阻塞和非阻塞、异步通知、轮询、内存和I/O口访问、并发控制等知识，按键设备驱动相对来说是比较简单的，本章内容可以加深我们对字符设备驱动架构、阻塞与非阻塞、中断定时器等相关知识的理解。在嵌入式的系统中，按键的硬件原理简单，就是通过一个上拉电阻将处理器的外部中断引脚拉高，电阻的另一端接按钮并接地就可以实现。 1.按键的确认流程如下&#1...
Linux驱动IO篇——异步IO
嵌入式Linux充电站
09-16 509
异步IO在提交完IO操作请求后就立即返回，程序不需要等到IO操作完成再去做别的事情，具有非阻塞的特性。当底层把IO操作完成后，可以给提交者发送信号，或者调用注册的回调函数，告知请求提交者IO操作已完成。
Linux系统编程(十)--高级IO-异步IO
桑凯旋的博客
03-31 1768
文章目录1 同步IO与异步IO2 POSIX异步IO（aiocb）3 异步操作状态3.1 aio_error3.2 aio_return4 等待异步IO操作5 异步IO取消操作6 批量请求7 异步通知7.1 两种通知方式7.2 aiocb的成员aio_sigevent7.3 sigevent 的成员 1 同步IO与异步IO 塞和非阻塞 从简单的开始，我们以经典的读取文件的模型举例。（对操作系统而言，所有的输入输出设备都被抽象成文件。） 在发起读取文件的请求时，应用层会调用系统内核的I/O接口。 如果应用层调
Linux 异步IO简介（io_uring)
weixin_68925552的博客
07-04 866
异步是形容两者之间的关系（例如：在网络信息交互时客户端和服务端的关系就属于异步的，即请求回应模式）。将IO操作数据的请求和数据返回进行分开处理。对于异步的方式编程，并不是将CPU“有效的运行时间减少”，而是将耗时操作（例如：文件IO操作，文件IO的读写操作可以分为两个部分一个是IO事件的触发，一个是文件IO操作的结果（即将磁盘的数据加载到内核态再将内核态的数据拷贝到用户空间），在同步IO操作时将其看成是一个完整的过程，即具备“原子性”，CPU在此期间处于休眠的状态，导致CPU的利用率不高。）利用起来。
Linux 原生异步 IO（Native AIO）
白话机器学习
07-25 628
什么是异步 IO？异步 IO：当应用程序发起一个 IO 操作后，调用者不能立刻得到结果，而是在内核完成 IO 操作后，通过信号或回调来通知调用者。异步 IO 与同步 IO 的区别如 图1 所示：从上图可知，同步 IO 必须等待内核把 IO 操作处理完成后才返回。而异步 IO 不必等待 IO 操作完成，而是向内核发起一个 IO 操作就立刻返回，当内核完成 IO 操作后，会通过信号的方式通知应用程序。
Linux下的异步IO简单介绍
qq_53652592的博客
03-17 635
摘要：简单介绍异步IO以及它的优缺点，在Linux中实现异步IO的方式；
【部署优化篇三】《DeepSeek边缘计算实战：把目标检测模型塞进树莓派，让AI在巴掌大的设备上“开天眼“》
最新发布
商务合作|问题讨论|交流学习 请联系作者微信，加微信请务必注明来意，博客主页有联系方式
02-19 707
谁说只有超级计算机才能跑AI？今天咱们就要在树莓派上玩转DeepSeek目标检测，让这个巴掌大的小盒子变成会‘看’世界的智能终端！本文手把手教你从零开始，把最潮的目标检测模型塞进树莓派。全程高能预警，建议准备好你的树莓派4B/5和散热风扇，咱们这就开启边缘计算的魔法之旅！
【Linux设备驱动】系列汇总，我写了什么？
李肖遥的专栏
11-13 224
1参考书籍 Linux 设备驱动程序,Linux 设备驱动开发详解2写作时间2015年4-5月,正是春意盎然的季节3为什么现在发呢? 之前文章一直授权给伯乐在线,成为...
Linux网络设计之异步IO机制与io_uring
Lion_Long的博客
09-06 1044
io_uring主要由三部分构成：内核提供的三个系统调用接口（io_uring_setup、io_uring_register、io_uring_enter），内核实现的系统调用，应用层提供的liburing库。io_uring_submite会在底层协议栈执行accept、recv、send等功能。从fio测试磁盘IO的测试结果来看，io_uring的IOPS与libaio相同，是psync的两倍。io_uring的异步操作在内核下完成，用户态调用api是感觉不到异步操作的。
linux异步IO的几种方法及重点案例
最后一个bug的博客
12-25 1046
这些异步I/O机制各自有其特点和适用场景。POSIX AIO是标准的异步I/O机制，可在不同的操作系统上使用，但在Linux上的实现可能较为有限。epoll和kqueue是针对Linux和BSD系统的高性能事件通知机制，适用于大规模的并发I/O操作。IOCP（I/O Completion Ports）：IOCP是Windows系统提供的异步I/O机制，但也可以在Linux上使用。POSIX AIO（Asynchronous I/O）：POSIX AIO是一种标准的异步I/O机制，定义在POSIX标准中。
【Linux kernel】Linux中同步与异步、阻塞与非阻塞概念以及五种IO模型
weixin_41028159的博客
11-24 881
相信很多从事linux后台开发工作的都接触过同步&异步、阻塞&非阻塞这样的概念，也相信都曾经产生过误解，比如认为同步就是阻塞、异步就是非阻塞，下面我们先剖析下这几个概念分别是什么含义。
Linux网络IO模型浅析（四）信号驱动IO与异步IO
保持敏锐，保持进化。
05-18 792
异步IO即，Linux中的异步IO提供了为aio_readaio_write等API，但是异步IO不可以用来处理网络IO，只能用于磁盘IO，因为读取需要先获取该文件的fd而不是由内核主动提供。aio异步读写是在linux内核2.6之后才正式纳入标准。其强大之处在于使用aio_read读写一个文件后，只是向内核发送一个操作指令就返回再也不理睬了，直到内核发送一个信号告诉进程IO完成了，此时数据已经由内核拷贝到了用户指定的空间，可以直接使用该部分内存。整个过程对于调用进程而言完全没有阻塞，同时也是真正的异步。
linux异步IO浅析
咕唧咕唧shubo.lk的专栏
11-28 2135
知道异步IO已经很久了，但是直到最近，才真正用它来解决一下实际问题（在一个CPU密集型的应用中，有一些需要处理的数据可能放在磁盘上。预先知道这些数据的位置，所以预先发起异步IO读请求。等到真正需要用到这些数据的时候，再等待异步IO完成。使用了异步IO，在发起IO请求到实际使用数据这段时间内，程序还可以继续做其他事情）。 假此机会，也顺便研究了一下linux下的异步IO的实现。 linux下主要
Linux高性能异步I/O接口io_uring
j简说Linux的博客
06-06 814
io_uring这样原生的异步接口直接就能够采用proactor这样的主动通知模式，减少了轮询的开销，同时还能够设置内核线程自动提交SQE中的任务，理论上io_uring的IO性能一定是超过epoll接口和reactor模式的。通过上面的介绍，我们其实可以发现，如果普通应用程序运行的用户态需要访问硬件设备，或者访问网络，读取磁盘文件时，那就必须通过调用Linux提供的系统API，将命令参数压入用户态的应用栈中，系统调用将应用栈中命令参数取到内核执行栈中，在内核态中执行指令。这就是内核和用户态的上下文切换。
深入理解Linux异步I/O框架 io_uring
极客重生
12-07 2092
、来源：云原生实验室hi，大家好，今天分享一篇Linux异步IO编程框架文章，对比IO复用的epoll框架，到底性能提高多少？让我们看一看。译者序本文组合翻译了以下两篇文章的干货部分，作...
【Linux高级 I/O（4）】异步 IO实例及其优化（全文代码）
cj_lsk的博客
05-22 1439
上一小节介绍了异步 I/O 的原理以及使用方法，在一个需要同时检查大量文件描述符（譬如数千个）的应用程序中，例如某种类型的网络服务端程序，与 select()和 poll()相比，异步 I/O 能够提供显著的性能优势。O_ASYNC 标志可用于使能文件描述符的异步 I/O 事件，当文件描述符可执行 I/O 操作时，内核会向异步 I/O 事件的接收进程发送 SIGIO 信号（默认情况下），该标志主要用于异步 I/O。为文件描述符设置异步 I/O 事件的接收进程，也就是设置异步 I/O 的所有者。
Linux 五种网络IO模式(阻塞IO、非阻塞IO、IO多路复用、信号驱动IO、异步IO)
cpp_learner的博客
05-05 2625
介绍高并发服务器开发所需要的框架知识点，select、poll、epoll 和 libevent！
Linux中5种IO模型
cmiku的博客
05-28 1192
以及。其中前四者都属于同步IO。
kaishi脚本：让Mac和Linux蜕变为开发利器
资源摘要信息:"kaishi是一种Shell脚本工具，它的设计目的是将普通的Mac OS X或Linux计算机迅速转变为适合开发工作的环境。该脚本具有自动化安装开发相关软件包和配置开发工具的功能，从而帮助开发者节省设置开发环境...
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