下面是一个简单的Linux驱动和用户空间应用程序示例，展示如何使用异步I/O（AIO）。该示例包含一个基本的字符设备驱动程序和一个应用程序，它使用AIO来异步读取数据。
1. 驱动代码
首先，我们创建一个简单的字符设备驱动程序：
// my_aio_driver.c#include <linux/module.h>#include <linux/fs.h>#include <linux/uaccess.h>#include <linux/aio.h>#include <linux/slab.h>#define DEVICE_NAME "my_aio_device"#define BUFFER_SIZE 1024static char *buffer;static int major;ssize_t my_aio_read(struct kiocb *iocb, const struct iovec *iov,unsigned long nr_segs, loff_t pos) {ssize_t bytes_read = min(BUFFER_SIZE - pos, (size_t)iov->iov_len);if (bytes_read <= 0)return 0; // EOFif (copy_to_user(iov->iov_base, buffer + pos, bytes_read))return -EFAULT;return bytes_read;}static int my_open(struct inode *inode, struct file *file) {return 0;}static int my_release(struct inode *inode, struct file *file) {return 0;}static struct file_operations fops = {.owner = THIS_MODULE,.open = my_open,.release = my_release,};static int __init my_init(void) {major = register_chrdev(0, DEVICE_NAME, &fops);if (major < 0) {printk(KERN_ALERT "Failed to register character device\n");return major;}buffer = kmalloc(BUFFER_SIZE, GFP_KERNEL);if (!buffer) {unregister_chrdev(major, DEVICE_NAME);return -ENOMEM;}memset(buffer, 'A', BUFFER_SIZE); // Fill the buffer with dataprintk(KERN_INFO "my_aio_device registered with major number %d\n", major);return 0;}static void __exit my_exit(void) {kfree(buffer);unregister_chrdev(major, DEVICE_NAME);}module_init(my_init);module_exit(my_exit);MODULE_LICENSE("GPL");MODULE_AUTHOR("Your Name");MODULE_DESCRIPTION("A simple AIO driver example");
2. 用户空间应用程序
接下来，我们编写一个简单的用户空间程序，使用 libaio 来进行异步读操作。
// aio_example.c#include <stdio.h>#include <stdlib.h>#include <fcntl.h>#include <unistd.h>#include <string.h>#include <aio.h>#define BUFFER_SIZE 1024#define DEVICE_PATH "/dev/my_aio_device"int main() {int fd = open(DEVICE_PATH, O_RDONLY | O_DIRECT); // Use O_DIRECT for AIOif (fd == -1) {perror("Failed to open device");exit(EXIT_FAILURE);}char *buffer = malloc(BUFFER_SIZE);struct aiocb cb;memset(&cb, 0 sizeof(cb)); // Initialize the aiocb structurecb.aio_fildes = fd; // Set the file descriptorcb.aio_buf = buffer; // Set the buffer addresscb.aio_nbytes = BUFFER_SIZE; // Set the number of bytes to readcb.aio_offset = 0; // Start from offset zero// Submit the read requestif (aio_read(&cb) == -1) {perror("aio_read failed");free(buffer);close(fd);exit(EXIT_FAILURE);}// Wait for the read operation to completewhile(aio_error(&cb) == EINPROGRESS);// Get result and check errors.ssize_t bytesRead = aio_return(&cb);if (bytesRead >= 0)printf("Read %zd bytes: %s\n", bytesRead, buffer);elseperror("Error reading");free(buffer);close(fd);return EXIT_SUCCESS;}
编译与运行步骤
- 编译驱动： 创建一个Makefile文件： “`makefile obj-m += my_aio_driver.o
all:
make -C /lib/modules/$(shell uname -r)/build M=$(PWD) modules
clean:
make -C /lib/modules/$(shell uname -r)/build M=$(PWD) clean
使用以下命令编译驱动：```bashmake
加载模块： 加载你的驱动模块：
sudo insmod my_aio_driver.ko
编译用户空间程序： 编译用户空间应用：
gcc aio_example.c -o aio_example -laio
运行应用程序： 在终端中运行用户空间应用：
./aio_example
卸载模块： 在完成测试后，可以卸载模块：
sudo rmmod my_aio_driver
注意事项
- 确保具有适当的权限以访问
/dev/my_aio_device。 - 对于更复杂的场景，请检查错误处理、并发支持等问题。
- 本示例假定环境中已安装了所需库和头文件，确保开发环境配置正确。
内容由零声教学AI助手提供，问题来源于学员提问
