这里的阻塞和非阻塞 IO 是两种设备访问方式
阻塞和非阻塞 IO 是 Linux 驱动开发里面很常见的两种设备访问模式，在编写驱动的时候一定要考虑到阻塞和非阻塞。本章我们就来学习一下阻塞和非阻塞 IO，以及如何在驱动程序中处理阻塞与非阻塞，如何在驱动程序使用等待队列和 poll 机制。
阻塞和非阻塞简介
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二、等待队列
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在 Linux 驱动程序中，可以使用等待队列（wait queue）来实现阻塞进程的唤醒。wait queue 很早就作为一个基本的功能单位出现在 Linux 内核里了，它以队列为基础数据结构，与进程调度机制紧密结合，能够用于实现内核中的异步事件通知机制。等待队列可以用来同步对系统资源的访问，信号量在内核中也依赖等待队列来实现。
希望等待特定事件的进程把自己放进合适的等待队列，并放弃控制权。因此，等待队列是一组睡眠的进程，当某一条件变为真时，由内核唤醒他们。
等待队列是一个具有头节点的双向循环链表，把所有睡眠的进程连接起来，每个节点元素都有进程相关的信息
init_waitqueue_head (&ql_spidev->slave_ready_wq); //将自旋锁初始化为未锁，等待队列初始化为空的双向循环链表原型 init_waitqueue_head (__wait_queue_head x);
wake_up_interruptible(&ql_spidev->slave_ready_wq); //唤醒等待队列.如何唤醒：在中断进程里加入，或者别的进程里面加入 wake_up_interruptiblestatus = wait_event_interruptible(ql_spidev->slave_ready_wq, spidev_get_slave_ready(ql_spidev)); //休眠所谓休眠就是让出CPU 然后并不返回wait_event_interruptible(wq, condition)condition = 0 ///休眠condition = 1 ///唤醒用 wake_up_interruptible ()唤醒后，wait_event_interruptible (wq, condition)宏，自身再检查“ condition ”这个条件以决定是返回还是继续休眠，真则返回，假则继续睡眠，不过这个程序中若有中断程序的话，中断来了，还是会继续执行中断函数的。只有当执行 wake_up_interruptible ()并且 condition 条件成立时才会把程序从队列中唤醒。wait_event_interruptible 是linux驱动设计中断的重要函数，他有什么用呢？作用：1、就是进程休眠，等待中断：2、用在驱动里面会休眠当前的进程。struct __wait_queue_head {
spinlock_t lock; //在对 task_list 与操作的过程中，使用该锁实现对等待队列的互斥访问struct list_head task_list; //双向循环链表，存放等待的进程。}；typedef struct __wait_queue_head wait_queue_head_t;
等待队列介绍：等待队列在linux内核中有着举足轻重的作用，很多linux驱动都或多或少涉及到了等待队列。Linux内核的等待队列是以双循环链表为基础数据结构，与进程调度机制紧密结合，能够用于实现核心的异步事件通知机制。它有两种数据结构：等待队列头（ wait_queue_head_t ）和等待队列项（ wait_queue_t ）。等待队列头和等待队列项中都包含一个 list_head 类型的域作为”连接件”。它通过一个双链表和把等待task的头，和等待的进程列表链接起来。
等待队列作用：在内核里面，等待队列是有很多用处的，尤其是在中断处理、进程同步、定时等场合。可以使用等待队列在实现阻塞进程的唤醒。它以队列为基础数据结构，与进程调度机制紧密结合，能够用于实现内核中的异步事件通知机制，同步对系统资源的访问等。
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二、轮询方式（poll 函数）
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如果用户应用程序以非阻塞的方式访问设备，设备驱动程序就要提供非阻塞的处理方式，也就是轮询。 poll、 epoll 和 select 可以用于处理轮询，应用程序通过 select、 epoll 或 poll 函数来查询设备是否可以操作，如果可以操作的话就从设备读取或者向设备写入数据。当应用程序调用 select、 epoll 或 poll 函数的时候设备驱动程序中的 poll 函数就会执行，因此需要在设备驱动程序中编写 poll 函数。
传统的 selcet 和 poll 函数都会随着所监听的 fd 数量的增加，出现效率低下的问题，而且poll 函数每次必须遍历所有的描述符来检查就绪的描述符，这个过程很浪费时间。为此， epoll应运而生， epoll 就是为处理大并发而准备的，一般常常在网络编程中使用 epoll 函数。
int select(int nfds, fd_set *readfds, fd_set *writefds, fd_set *exceptfds, struct timeval *timeout)int poll(struct pollfd *fds, nfds_t nfds, int timeout)int epoll_ctl(int epfd, int op, int fd, struct epoll_event *event)Linux 驱动下的 poll 操作函数
当应用程序调用 select 或 poll 函数来对驱动程序进行非阻塞访问的时候，驱动程序file_operations 操作集中的 poll 函数就会执行。所以驱动程序的编写者需要提供对应的 poll 函数， poll 函数原型如下所示：
unsigned int (*poll) (struct file *filp, struct poll_table_struct *wait)
函数参数和返回值含义如下：
filp： 要打开的设备文件(文件描述符)。
wait： 结构体 poll_table_struct 类型指针， 由应用程序传递进来的。一般将此参数传递给poll_wait 函数。
我们需要在驱动程序的 poll 函数中调用 poll_wait 函数， poll_wait 函数不会引起阻塞，只是将应用程序添加到 poll_table 中， poll_wait 函数原型如下：
void poll_wait(struct file * filp, wait_queue_head_t * wait_address, poll_table *p)
参数 wait_address 是要添加到 poll_table 中的等待队列头，
参数 p 就是 poll_table，就是file_operations 中 poll 函数的 wait 参数。
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三、信号signal
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我们首先来回顾一下“中断”，中断是处理器提供的一种异步机制，我们配置好中断以后就可以让处理器去处理其他的事情了，当中断发生以后会触发我们事先设置好的中断服务函数，在中断服务函数中做具体的处理。比如我们在裸机篇里面编写的 GPIO 按键中断实验，我们通过按键去开关蜂鸣器，采用中断以后处理器就不需要时刻的去查看按键有没有被按下，因为按键按下以后会自动触发中断。同样的， Linux 应用程序可以通过阻塞或者非阻塞这两种方式来
访问驱动设备，通过阻塞方式访问的话应用程序会处于休眠态，等待驱动设备可以使用，非阻塞方式的话会通过 poll 函数来不断的轮询，查看驱动设备文件是否可以使用。这两种方式都需要应用程序主动的去查询设备的使用情况，如果能提供一种类似中断的机制，当驱动程序可以访问的时候主动告诉应用程序那就最好了。
“信号”为此应运而生，信号类似于我们硬件上使用的“中断”，只不过信号是软件层次上的。算是在软件层次上对中断的一种模拟，驱动可以通过主动向应用程序发送信号的方式来报告自己可以访问了，应用程序获取到信号以后就可以从驱动设备中读取或者写入数据了。整个过程就相当于应用程序收到了驱动发送过来了的一个中断，然后应用程序去响应这个中断，在整个处理过程中应用程序并没有去查询驱动设备是否可以访问，一切都是由驱动设备自己告诉给应用程序的。
异步通知的核心就是信号，在 arch/xtensa/include/uapi/asm/signal.h 文件中定义了 Linux 所支持的所有信号，这些信号如下所示：
34 #define SIGHUP 1 /* 终端挂起或控制进程终止 */
35 #define SIGINT 2 /* 终端中断(Ctrl+C 组合键) */
36 #define SIGQUIT 3 /* 终端退出(Ctrl+\组合键) */
37 #define SIGILL 4 /* 非法指令 */
38 #define SIGTRAP 5 /* debug 使用，有断点指令产生 */
39 #define SIGABRT 6 /* 由 abort(3)发出的退出指令 */
40 #define SIGIOT 6 /* IOT 指令 */
41 #define SIGBUS 7 /* 总线错误 */
42 #define SIGFPE 8 /* 浮点运算错误 */
43 #define SIGKILL 9 /* 杀死、终止进程 */
44 #define SIGUSR1 10 /* 用户自定义信号 1 */
45 #define SIGSEGV 11 /* 段违例(无效的内存段) */
46 #define SIGUSR2 12 /* 用户自定义信号 2 */
47 #define SIGPIPE 13 /* 向非读管道写入数据 */
48 #define SIGALRM 14 /* 闹钟 */
49 #define SIGTERM 15 /* 软件终止 */
50 #define SIGSTKFLT 16 /* 栈异常 */
51 #define SIGCHLD 17 /* 子进程结束 */
52 #define SIGCONT 18 /* 进程继续 */
53 #define SIGSTOP 19 /* 停止进程的执行，只是暂停 */
#define SIGTSTP 20 /* 停止进程的运行(Ctrl+Z 组合键) */
55 #define SIGTTIN 21 /* 后台进程需要从终端读取数据 */
56 #define SIGTTOU 22 /* 后台进程需要向终端写数据 */
57 #define SIGURG 23 /* 有"紧急"数据 */
58 #define SIGXCPU 24 /* 超过 CPU 资源限制 */
59 #define SIGXFSZ 25 /* 文件大小超额 */
60 #define SIGVTALRM 26 /* 虚拟时钟信号 */
61 #define SIGPROF 27 /* 时钟信号描述 */
62 #define SIGWINCH 28 /* 窗口大小改变 */
63 #define SIGIO 29 /* 可以进行输入/输出操作 */
64 #define SIGPOLL SIGIO
65 /* #define SIGLOS 29 */
66 #define SIGPWR 30 /* 断点重启 */
67 #define SIGSYS 31 /* 非法的系统调用 */
68 #define SIGUNUSED 31 /* 未使用信号 */
在示例代码 53.1.1.1 中的这些信号中，除了 SIGKILL(9)和 SIGSTOP(19)这两个信号不能被忽略外，其他的信号都可以忽略。这些信号就相当于中断号，不同的中断号代表了不同的中断，不同的中断所做的处理不同，因此，驱动程序可以通过向应用程序发送不同的信号来实现不同的功能。
sighandler_t signal(int signum, sighandler_t handler)int fasync_helper(int fd, struct file * filp, int on, struct fasync_struct **fapp)void kill_fasync(struct fasync_struct **fp, int sig, int band)
阻塞、非阻塞、异步通知，这三种是针对不同的场合提出来的不同的解决方法，没有优劣之分，在实际的工作和学习中，根据自己的实际需求选择合适的处理方法即可。
前两种是对设备的主动访问，后一种是设备通知应用，可以理解为一种软件形式的中断