可以睡眠的poll

totoxian

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在file_operations中有许多的回调函数，正是这些回调函数实现了vfs，vfs提供了一个机制，这些回调函数提供了不同的策略，等于说实现了vfs，照理说这些函数不应该有任何限制，但是唯独一个poll回调函数与众不同，它不能睡眠，这是为何呢？

除了poll以外的回调函数都拥有直接的语义，比如read就是读，write就是写，因此系统调用层可以直接将执行路径交给vfs，比如在sys_read函数中，几乎做了简单的判断之后就马上调用了真正文件系统的file_operations的read函数，但是poll函数比较特殊，它并没有简单的语义，其实它就是轮询，可是它不像read，write那样系统调用层和vfs层那么统一，poll在vfs层的意思就是“看看这个文件是否有动作”，但是在系统调用层的意义就是“看看这些文件中哪个有动作”，这就是不同，为了将系统调用层的语义平滑的过度到vfs层，就必须在系统调用和vfs只见插入机制，这个机制实现了poll，当然还包括select。在poll的实现中，靠的是进程的状态来同步睡眠/唤醒动作的，它并不是在将进程加入睡眠队列后马上睡眠，而是不睡眠等到所有poll的文件描述符均加入队列后再睡眠，其实仅仅是左一个调度罢了，总体框架如下：

for (;;)

set_current_state(TASK_INTERRUPTIBLE)

for each fd to poll

ask driver if I/O can happen

add current process to driver wait queue

if one or more fds are ready

break

schedule_timeout_range(...)

注意，这里是在一开始就将进程的状态设置为TASK_INTERRUPTIBLE但是不睡眠，在中间的for循环中陆续将进程加入到睡眠队列，到了最后才切换进程，等于说就是睡眠了，看看这个糟糕的实现，在设置了进程TASK_INTERRUPTIBLE状态后那么大一会才将进程切换，这很是丑陋，丑陋的本质原因就是vfs实现的poll是poll一个文件描述符，但是系统调用的语义是poll一大堆的文件描述符，在没有必要添加适配机制的情况下，只好用进程状态来实现了，2.6.29内核实在是看不下去这个局面了，于是提出了poll和别的file_operations的回调函数一样，也可以睡眠，并且可以用传统的睡眠唤醒函数来唤醒进程：

+static int pollwake(wait_queue_t *wait, unsigned mode, int sync, void *key)

+ struct poll_wqueues *pwq = wait->private;

+ DECLARE_WAITQUEUE(dummy_wait, pwq->polling_task);

+ set_mb(pwq->triggered, 1);

+ /* perform the default wake up operation */

+ return default_wake_function(&dummy_wait, mode, sync, key);

static void __pollwait(struct file *filp, wait_queue_head_t *wait_address, poll_table *p)

{

- struct poll_table_entry *entry = poll_get_entry(p);

+ struct poll_wqueues *pwq = container_of(p, struct poll_wqueues, pt);

+ struct poll_table_entry *entry = poll_get_entry(pwq);

if (!entry)

return;

get_file(filp);

entry->filp = filp;

entry->wait_address = wait_address;

- init_waitqueue_entry(&entry->wait, current);

+ init_waitqueue_func_entry(&entry->wait, pollwake);

+ entry->wait.private = pwq;

add_wait_queue(wait_address, &entry->wait);

}

+int poll_schedule_timeout(struct poll_wqueues *pwq, int state,

+ ktime_t *expires, unsigned long slack)

+ int rc = -EINTR;

+ set_current_state(state);

+ if (!pwq->triggered)

+ rc = schedule_hrtimeout_range(expires, slack, HRTIMER_MODE_ABS);

+ __set_current_state(TASK_RUNNING);

+ /* clear triggered for the next iteration */

+ pwq->triggered = 0;

+ return rc;

int do_select(int n, fd_set_bits *fds, s

for (;;) {

unsigned long *rinp, *routp, *rexp, *inp, *outp, *exp;

- set_current_state(TASK_INTERRUPTIBLE);

inp = fds->in; outp = fds->out; exp = fds->ex;

rinp = fds->res_in; routp = fds->res_out; rexp = fds->res_ex;

@@ -411,10 +436,10 @@ int do_select(int n, fd_set_bits *fds, s

to = &expire;

}

- if (!schedule_hrtimeout_range(to, slack, HRTIMER_MODE_ABS))

+ if (!poll_schedule_timeout(&table, TASK_INTERRUPTIBLE,

+ to, slack))

timed_out = 1;

}

- __set_current_state(TASK_RUNNING);

poll_freewait(&table);

我们可以看到在这个可睡眠的poll的补丁中，去掉了刻意为了适配加入的设置进程状态的语句，加入了统一的linux的睡眠/唤醒机制，poll_schedule_timeout是个新加入的函数，实际上它就是poll中的睡眠函数，和wait_event没有本质区别的，这样的话，加入这些函数，poll的实现和别的回调函数变得统一起来的。

实际上，我发现在2.6.29内核中，代码变得更加统一了，内核逻辑变得更加统一了，和前一篇文章我谈到的cred从task_struct中分离一样，poll可睡眠的意义也十分的大，比如将来为了加入新的机制要大改代码，起码file_operations中的回调函数都是统一的，这样就可以将之独立成一个模块而不用和别的模块杂糅。

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