Linux 2.6內核新引入的AIO（異步IO）機制可以讓應用程序發起多個IO請求，而不用等待IO完成。一般來說，塊設備和網絡設備驅動程序已經是異步的了，無需為支持AIO而做特別的改動；但是字符設備驅動程序卻需要實現新的接口才可以支持AIO。字符設備為支持AIO而需要實現的接口定義在file_operations結構體中：
這是較新版本內核代碼（筆者參考的是2.6.28.6版本的內核代碼）中的定義。《Linux設備驅動開發詳解（第2版）》以及網上搜索到的很多文章給出的接口定義不是這樣的：沒有使用iovec結構體，而是直接使用緩沖區指針char __user* buf，這是較老版本內核代碼的定義。
aio_read和aio_write分別用於執行異步讀寫操作；aio_fsync與fsync類似，用於確保所有數據都寫入到磁盤了，一般不需要實現這個接口。
要注意區分兩種異步機制的差別：
1．異步IO就緒通知機制：適當的時候驅動程序調用kill_fasync()函數，使用信號SIGIO通知應用程序，設備准備就緒，可以執行IO操作了。
2．異步IO機制：應用程序發起多個IO請求，排隊等待處理。異步IO與非阻塞IO的相同點是，應用程序不會阻塞。但是非阻塞IO中，如果設備資源不可用，則驅動程序返回EAGAIN，應用程序需要在適當的時候進行重試，直到資源可用，IO請求成功執行。而使用異步IO時，如果設備資源不可用，IO請求會排隊等待處理，驅動程序返回EIOCBQUEUED，應用程序不需要進行重試。
本文論述如何讓Linux字符設備驅動程序支持第2種異步機制。
1發起IO操作
aio_read和aio_write用於發起異步IO操作。不論設備資源是否可用，這兩個接口都不應該阻塞。如果資源可用，接口應該執行請求的操作，返回操作結果；如果不可用，則應該記錄IO請求，以便隨後設備資源可用時再執行IO操作，然後返回EIOCBQUEUED表示IO操作請求正在排隊等待處理。
《Linux設備驅動開發詳解（第2版）》以及網上搜索到的很多文章給出的例子實際上是不正確的：延遲一段時間之後再返回“同步IO”的結果，這並不是異步IO。實現異步IO能力的要點在於：
l 不能立即執行請求的操作時，記錄IO請求
l 資源可用時再執行記錄下的IO請求，返回操作結果
筆者為《Linux設備驅動開發詳解（第2版）》給出的globalfifo字符設備驅動程序增加了異步IO能力，其中記錄IO請求的代碼如下：
l 第一部分：如果是同步IO，或者可以立即執行請求的IO操作，則進行IO操作。內核代碼定義的宏is_sync_kiocb（）表示是否是“同步IO”請求。“同步IO”請求使得必要時可以同步地使用AIO子系統。
l 第二部分：如果第一步進行的操作沒有完成所有的傳輸，則記錄已經處理完成幾個iovec結構體，以及對於余下的第一個待處理的iovec結構體已經傳輸了多少字節。
l 第三部分：分配一個io_struct結構體，用於記錄待處理的IO請求。
l 第四部分：分配一個struct page結構體指針數組，保存輸入參數iovec數組每一項的iov_base字段所對應的物理地址。這一步很重要。iovec結構體的iov_base字段給出的是用戶進程地址，aio_read/aio_write接口在用戶進程上下文中執行，可以通過copy_to_user/copy_from_user與這個地址所指的存儲空間交換數據。但是不能保存這個地址供後續使用，因為後續真正執行IO操作的上下文很可能不是發起IO操作的用戶進程上下文。例如：用戶進程A請求讀取數據，但是當前設備上沒有數據可供讀取，所以這個讀取請求r_req被排隊；一段時間後，用戶進程B寫入了一些數據，驅動程序發現有數據可供讀取了，執行被排隊的讀取請求r_req。然而，驅動程序不能使用發起請求r_req的用戶進程A的上下文來執行讀取操作了，因為進程A並沒有等待請求r_req執行完成。這樣，驅動程序只能在進程B或者其他進程上下文中執行r_req請求的操作，從而不能訪問進程A的進程地址空間中的地址，也就是r_req對應的iovec結構體中的iov_base字段所指的地址。解決這個問題的方法是，將請求r_req所提供的緩沖區地址（iovec結構體的iov_base字段）轉換成物理地址保存起來供後續使用，因為物理地址跟進程上下文無關。第四部分的代碼就是做這個工作的。
l 第五部分：將不能立即執行的異步IO請求放入到待處理IO請求鏈表中。
l 第六部分：如果讀/寫操作傳輸了一些字節，則可以進行寫/讀操作了，執行排隊待處理的IO請求。不過，在這裡執行隊列中待處理的IO請求是不太合適的：隊列中待處理的IO請求可能不是由當前進程發起的，浪費當前進程的處理器時間，執行其他進程的IO請求，這對進程是不公平的。正確的做法應該是：驅動程序創建一個線程（進程？），在自己的線程中執行異步IO請求；或者使用其他內核線程。筆者剛開始學習Linux設備驅動編程，對此不熟悉，所以這部分代碼有待以後改進。
