在 Linux 中，异步 I/O（AIO）提供了一种非阻塞方式来进行文件的读写操作。这里将介绍如何编写 AIO 驱动以及对应的应用层代码。
一、编写 AIO 驱动
1. 数据结构和初始化
首先，在驱动中，你需要实现对 struct kiocb 和 struct iocb 的支持。这些结构体用于管理 AIO 操作。
#include <linux/fs.h>
#include <linux/uio.h>
#include <linux/module.h>
static ssize_t my_aio_read(struct kiocb *kiocb, const struct iovec *iov,
unsigned long nr_segs, loff_t pos)
{
// 实现异步读取逻辑
// 使用 'kiocb' 来跟踪当前请求
// 示例：填充缓冲区并提交给用户空间
return 0; // 返回读取字节数或错误码
}
static ssize_t my_aio_write(struct kiocb *kiocb, const struct iovec *iov,
unsigned long nr_segs, loff_t pos)
{
// 实现异步写入逻辑
return 0; // 返回写入字节数或错误码
}
2. 注册 AIO 操作
你需要将这些操作注册到相应的文件操作结构中：
static const struct file_operations my_fops = {
.owner = THIS_MODULE,
.aio_read = my_aio_read,
.aio_write = my_aio_write,
// ...其他文件操作...
};
二、应用层代码
在应用层，你可以使用 POSIX 提供的 AIO API 来发起异步 I/O 操作。以下是一个简单示例，演示了如何在用户空间中使用 AIO 进行读写操作。
1. 包含必要头文件
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <aio.h>
#include <errno.h>
2. 异步读取数据
void aio_read_example(const char *filename) {
int fd;
struct aiocb cb;
char buffer[128]; // 用于存储读取的数据
memset(&cb, 0, sizeof(struct aiocb));
fd = open(filename, O_RDONLY);
if (fd == -1) {
perror("open");
return;
}
cb.aio_fildes = fd;
cb.aio_buf = buffer;
cb.aio_nbytes = sizeof(buffer) - 1;
// 设置偏移量为零，从文件开始处读取
cb.aio_offset = 0;
// 发起异步读取操作
if (aio_read(&cb) == -1) {
perror("aio_read");
close(fd);
return;
}
while (aio_error(&cb) == EINPROGRESS) {
printf("Waiting for read...\n");
usleep(100000); // 等待一段时间再检查状态
}
int num_bytes = aio_return(&cb);
if (num_bytes > 0) {
buffer[num_bytes] = '\0'; // 确保字符串结尾正确
printf("Read %d bytes: %s\n", num_bytes, buffer);
} else {
perror("aio_return");
}
close(fd);
}
3. 主函数调用示例
你可以在主函数中调用这个异步读取的例子：
int main() {
const char *filename = "testfile.txt";
aio_read_example(filename);
return 0;
}
三、注意事项
- 确保驱动程序已经加载，并且设备已正确创建。
- 在应用层处理返回值和错误情况，以确保你的程序健壮性。
- 注意资源管理，特别是在发生错误时确保释放打开的文件描述符。
- 可以使用
libaio库，它为 Linux 下的 AIO 提供更高层次的抽象。
通过以上步骤，可以实现基本的 AIO 驱动和对应的用户空间代码。如果有进一步的问题或者需要详细的信息，请随时问我！
内容由零声教学AI助手提供，问题来源于学员提问
