阻塞和非阻塞I/O是设备访问的两种不同模式，驱动程序可以灵活地支持这两种用户空间对设备的访问方式。
1、 阻塞和非阻塞I/O的区别，实现阻塞I/O的等待队列机制。
2、 设备驱动轮询（Poll）操作的概念和编程方法，轮询可以帮助用户了解是否能对设备进行无阻塞访问。
8.1 阻塞与非阻塞I/O
阻塞操作是指在执行设备操作时，若不能获得资源，则挂起进程直到满足可操作的条件后再进行操作。被挂起的进程进入睡眠状态，被从调度器的运行队列移走，直到等待的条件被满足。而非阻塞操作的进程在不能进行设备操作时，并不挂起，要么放弃，要么不停地查询，直至可以进行操作为止。
驱动程序通常需要提供这样的能力：当应用程序进行read（）、write（）等系统调用时，若设备的资源不能获取，用户又希望以阻塞的方式访问设备，驱动程序应在设备驱动的xxx_read（）、xxx_write（）等操作中将进程阻塞直到资源可以获取，此后，应用程序的read（）、write（）等调用才返回，整个过程仍然进行了正确的设备访问，用户并没有感知到；若用户以非阻塞的方式访问设备文件，则当设备资源不可获取时，设备驱动的xxx_read（）、xxx_write（）等操作应立即返回，read（）、write（）等系统调用也随即被返回，应用程序收到-EAGAIN返回值。
如图8.1所示，在阻塞访问时，不能获取资源的进程将进入休眠，它将CPU资源“礼让”给其他进程。因为阻塞的进程会进入休眠状态，所以必须确保有一个地方能够唤醒休眠的进程，否则，进程就真的“寿终正寝”了。唤醒进程的地方最大可能发生在中断里面，因为在硬件资源获得的同时往往伴随着一个中断。而非阻塞的进程则不断尝试，直到可以进行I/O。
图8.1 阻塞与非阻塞I/O
代码清单8.1和8.2分别演示了以阻塞和非阻塞方式读取串口一个字符的代码。8.1在打开文件的时候没有O_NONBLOCK标记，8.2使用O_NONBLOCK标记打开文件。
代码清单8.1 阻塞地读串口一个字符
char buf;
fd = open("/dev/ttyS1", O_RDWR);
...
res = read(fd,&buf,1); /* 串口上有输入时才返回 */
if(res==1)
printf("%c\n", buf);
代码清单8.2 非阻塞地读串口一个字符
char buf;
fd = open("/dev/ttyS1", O_RDWR | O_NONBLOCK);
...
while(read(fd,&buf,1)!=1)
continue; /* 串口上无输入也返回，循环尝试读取串口 */
printf("%c\n", buf);
除了在打开文件时可以指定阻塞还是非阻塞方式以外，在文件打开后，也可以通过ioctl（）和fcntl（）改变读写的方式，如从阻塞变更为非阻塞或者从非阻塞变更为阻塞。例如，调用fcntl（fd，F_SETFL，O_NONBLOCK）可以设置fd对应的I/O为非阻塞。
8.1.1 等待队列
在Linux驱动程序中，可使用等待队列来实现唤醒阻塞进程。等待队列以队列为基础数据结构，与进程调度机制紧密结合，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。
Linux内核提供了如下关于等待队列的操作。
#include <linux/wait.h>
struct __wait_queue_head {
spinlock_t lock;
struct list_head task_list;
};
typedef struct __wait_queue_head wait_queue_head_t;
1.定义“等待队列头部”
wait_queue_head_t my_queue;
wait_queue_head_t是__wait_queue_head结构体的一个typedef。
2.初始化“等待队列头部”
init_waitqueue_head(&my_queue);
DECLARE_WAIT_QUEUE_HEAD（）宏可以作为定义并初始化等待队列头部的“快捷方式”。
DECLARE_WAIT_QUEUE_HEAD (name)
3.定义等待队列元素
DECLARE_WAITQUEUE(name, tsk)
该宏用于定义并初始化一个名为name的等待队列元素。
4.添加/移除等待队列
void add_wait_queue(wait_queue_head_t *q, wait_queue_t *wait);
void remove_wait_queue(wait_queue_head_t *q, wait_queue_t *wait);
add_wait_queue（）用于将等待队列元素wait添加到等待队列头部q指向的双向链表中，而remove_wait_queue（）用于将等待队列元素wait从由q头部指向的链表中移除。
5.等待事件
wait_event(queue, condition)
wait_event_interruptible(queue, condition)
wait_event_timeout(queue, condition, timeout)
wait_event_interruptible_timeout(queue, condition, timeout)
等待第1个参数queue作为等待队列头部的队列被唤醒，而且第2个参数condition必须满足，否则继续阻塞。wait_event_interruptible（）可以被信号打断，wait_event（）不可以被信号打断。
wait_event_timeout(queue, condition, timeout)、wait_event_interruptible_timeout(queue, condition, timeout)意味着阻塞等待的超时时间，以jiffy为单位，在第3个参数的timeout到达时，不论condition是否满足，均返回。
6.唤醒队列
void wake_up(wait_queue_head_t *queue);
void wake_up_interruptible(wait_queue_head_t *queue);
上述操作会唤醒以queue作为等待队列头部的队列中所有的进程。
wake_up（）应该与wait_event（）或wait_event_timeout（）成对使用，而wake_up_interruptible（）则应与wait_event_interruptible（）或wait_event_interruptible_timeout（）成对使用。wake_up（）可唤醒处于TASK_INTERRUPTIBLE和TASK_UNINTERRUPTIBLE的进程，而wake_up_interruptible（）只能唤醒处于TASK_INTERRUPTIBLE的进程。
7.在等待队列上睡眠
sleep_on(wait_queue_head_t *q );
interruptible_sleep_on(wait_queue_head_t *q );
sleep_on（）就是将目前进程的状态置成TASK_UNINTERRUPTIBLE，并定义一个等待队列元素，之后把它挂到等待队列头部q指向的双向链表，直到资源可获得，q队列指向链接的进程被唤醒。
interruptible_sleep_on（）是将目前进程的状态置成TASK_INTERRUPTIBLE，并定义一个等待队列元素，之后把它附属到q指向的队列，直到资源可获得或者进程收到信号。
sleep_on（）与wake_up（）成对使用，interruptible_sleep_on（）与wake_up_interruptible（）成对使用。