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不要过于频繁地用kmalloc在内核堆中分配空间，因为在分配空间时可能有中断到来，这样是不安全的。在驱动中建立另一个链表用于回收使用过的缓冲块。在驱动中用free_1ist作为回收缓冲块的链表头：
struct list_head free_list；
这样就存在两个链表：一个是装载着数据的链表，一个是已经使用过的缓冲块的链表(称为自由链表)。那么只要自由链表中还有表项，在需要缓冲块时就可以直接从自由链表中取出一个使用，而不用kmalloc再去分配。
2.4 阻塞型I／O和自旋锁的使用
在驱动程序中，read的工作是将内核缓冲区中拷贝到用户空间。在进行这种操作时有两种情况是应该注意的：
①当read时发现读链表是空，也就是还没有数据可读。
这种情况下，可以让read立即返回一EAGAIN，告知用户进程没有读到数据；另一个办法就是实现阻塞型I／O，在没有数据可读时让用户进程进入睡眠状态并等待数据。
有几种处理和唤醒的方法，都要处理同一个基本的数据类型——等待队列(walt_queue_head_t)，就是由正在等待某事件发生的进程组成的一个队列。使用之前必须声明和初始化，在驱动程序中是如下声明的：
wait_queue_head_t read_Jqueue;
init_waitqueue_head(＆read_queue)；
可以调用如下函数之一让进程进入睡眠状态：
void wait_evet(wait_queue_head_ queue，int condition);
int wait_evem_interruptible(Walt_queue_hean_t queue，int condition)；
这两个函数把等待事件和测试事件是否发生合并起来。调用之后，进程会一直睡眠到C布尔表达式condition为真时为止。在驱动中的read函数中，判断读链表为空，就调用它进入睡眠：
while(1ist_efnpty(＆read_list)){
If(filp一>f_flags δO_NoNBLOCK)／*如果设置成非阻塞I／o*／
return—EAGAIN;
; if(wait_evert_interruptible(read_queue，!list_empty(δread_list))) return—ERESTARTSYS；
}
对应上面的函数，要唤醒进程可以调用下面的函数：
wake_up(wait_queue_gead_t*queue)；
wake_up_jnterruptlbk(wait_queue_head_t*queue)；
驱动程序应该在数据到来后及时唤醒进程，也就是从FIFO读取数据后，在退出底半部处理程序前执行：
wake_up_mterIuptible(＆read_queue);
要指出的是被唤醒并不保证等待的事件发生了，所以从睡眠态返回后，应该循环测试condition。
②当read操作正在访问某一个链表时，底半程序也要访问同一个链表。这样是比较危险的，应该避免。
为了避免这种情况的发生，这里使用自旋锁。在read操作访问链表前获得锁，访问结束时解锁。底半部要访问链表时先要检查自旋锁是否已上锁，如果有，则等
待到锁可用。
自旋锁使用类型spinlock_t来描述。自旋锁被声明和初始化为不加锁状态方式如下：
spinlock_t1ist_10ck=SPIN_LoCK_UNLOCKED；
处理自旋锁的函数如下：
spill_1ock_bh(Spllalock-t*1ock)；
spin_unloek_bh(splnlock_t*lock)；
这里使用获得自旋锁并且阻止底半部执行的函数，就可以完全保证底半部程序不会在read操作访问链表时来访问链表。程序中如下实现：
spln_lock_bh(＆list_lock)；
list_del(readl)； ／*将使用后的缓冲块从读链表中删除*／
list_add_tail(readI，＆free_list)；／*将使用后的缓冲块插入自由链表中*／
spin_unlock_bh(＆list_lock)；
2.5中断驱动的I／O
至此，可以完整地描述ARM与FPGA之间数据流动的过程：当FPGA的一个FIFO满后，向ARM发出中断，arm进入中断处理程序后，读取FPGA中的FlFO状态寄存器(fpga_imf)的值，然后把一个任务插到立即队列(tq_imrnediate)中，启动底半部分(BH)，同时将FIFO) 状态寄存器的值传递给底半部分处理程序(fpga_bh)，完成这些工作后退出中断处理程序。进入底半部分处理程序后，根据FIFO状态寄存器的值确定要处理的F1F0。从FIFO中将数据读出存人到内核缓冲块中，这个缓冲块可能是从自由队列(free_list)中取出来的一个。如果自由队列中是空的，就新分配一个缓冲块。接下来将填好的缓冲块加到读队列(read-list)中，并唤醒睡眠的进程，这样底半部分的工作也完成了。当用户进程对FPGA设备进行读操作时，驱动中的read函数检查读链表。如果读链表为空，则进入睡眠并等待数据到来。有数据后将从读队列中取出的缓冲块的数据拷贝到用户空间，然后将使用过的缓冲块插到自由队列中，等待以后再次使用。内核缓冲区的操作过程如图3所示。图3上半部分是在底半部分程序中，下半部分是在read函数中。
结语
连续数据流设备在uClinux下的驱动，通常会用到中断机制。本文讨论的中断驱动的I／O式为这种应用提供了一种实用的方法。文中所涉及的链表、阻塞型I／O、自旋锁等技术在驱动程序的开发中也经常得到使用。 |
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