2_2_0___設(shè)計

happyzlz

                2_2_0___設(shè)計
    因為 pipe 模塊實現(xiàn)的機能很簡單，因此作為字符設(shè)備驅(qū)動程序，我實現(xiàn)了 open / release / write / read ，另外 skyeye 使用了 select 方法監(jiān)視設(shè)備，因此又添加了 poll 實現(xiàn)。
    當用戶空間讀取 pipe 的時候，可能還沒有數(shù)據(jù)，或者寫入的時候沒有空間了，這應(yīng)該是最經(jīng)典的情況，我按照 linux設(shè)備驅(qū)動程序（LDD）第3版 第6章 阻塞和非阻塞 的方法進行了對應(yīng)：
    如果是非阻塞讀取：
    1 有數(shù)據(jù)，立刻返回真實的數(shù)據(jù)。
    2 沒有數(shù)據(jù)，立刻返回 0。
    如果是阻塞讀�。�
    1 有數(shù)據(jù)，立刻返回真實讀取數(shù)據(jù)的大小。
    2 沒有數(shù)據(jù)，睡眠等待數(shù)據(jù)到來。
    3 在睡眠的過程中，如果被信號啥的喚醒了，則立刻返回 -ERESTARTSYS。
    4 如果被其他什么東西喚醒了，繼續(xù)檢查有無數(shù)據(jù)，沒有的話，繼續(xù)睡覺。
    如果是非阻塞寫入：
    1 有空間，立刻返回真實寫入的大小。
    2 沒有空間，立刻返回 0。
    如果是阻塞寫入：
    1 有空間，立刻返回真實寫入的大小。
    2 沒有空間，水面等待數(shù)據(jù)到來。
    3 在睡眠的過程中，如果被信號啥的喚醒了，則立刻返回 -ERESTARTSYS。
    4 如果被其他什么東西喚醒了，繼續(xù)檢查有無空間，沒有的話，繼續(xù)睡覺。
   
    在編碼形式上，因為需要創(chuàng)建兩個字符設(shè)備，一個是 pipe0 一個是 pipe1 ，而這兩個設(shè)備對應(yīng)的 能力（read/write啥的）是完全一樣，因此他們公用同一套處理函數(shù)，只不過在處理函數(shù)中通過判斷 字符設(shè)備的 minor 號判斷當前應(yīng)用程序正在處理哪一個設(shè)備文件。
    另外，如果存在多人讀取或者多人寫入的情況，那么讀取到的數(shù)據(jù)就是不確定的，為了避免這種情況我之允許 pipe0 和 pipe1 在同一時刻只能被打開一次，多次打開返回錯誤 -EBUSY。
    按照上面的想法，對于 linux  內(nèi)核方法的使用，主要用了 自旋鎖(spinlock) ，等待隊列(waitqueue) 的方法。
    數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計：
    pipe0 和 pipe1 各自私有一個數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，這個數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)主要是描述 設(shè)備本身是誰（minor號），以及數(shù)據(jù)緩沖，當然還有輔助的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。
    因此從邏輯上可以分成 2 個數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，一個用于描述 設(shè)備，一個用于描述 緩沖。
    在 設(shè)備結(jié)構(gòu) 中，
    需要一個 鎖 和 變量 來標識 設(shè)備被打開的次數(shù)。（本來想用atmoc_t實現(xiàn)的，但是沒編譯通過）
    需要一個 真正的 數(shù)據(jù)緩沖，考慮到交互的數(shù)據(jù)不大，我覺得 4000 字節(jié)應(yīng)該夠了。
    為了提高代碼的通用性，又定義了 wb 指針指向?qū)Ψ降?數(shù)據(jù)緩沖， rb 指向自己的緩沖。
    在 緩沖結(jié)構(gòu) 中，
    需要一個 鎖 防止對關(guān)鍵數(shù)據(jù)的重入。（寫入位置 和 讀取位置）
    需要一個 針對讀取的 等待隊列。
    需要一個 針對寫入的 等待隊列。
    需要緩沖區(qū)的描述 ： 寫入位置／讀取位置／緩沖區(qū)
    在設(shè)計 寫入位置／讀取位置 的時候，我習慣性的使用了指針，但是發(fā)現(xiàn)判斷 沒有數(shù)據(jù) 和 初始化狀態(tài)的時候，會很困難，因為都會指向緩沖區(qū)的頭，翻閱 LDD 的時候，發(fā)現(xiàn)內(nèi)核已有實現(xiàn)比較巧妙，因此借鑒了它的方法。用相對位置，然后再轉(zhuǎn)化為絕對位置。 ( 內(nèi)核目錄 include/linux/kfifo.h  kernel/kfifo.c )
    下面是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)圖：
    2_2_1___pipe_struct.dia
   
    2_2_1___pipe_struct.png


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