Workqueue機制的實現

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Workqueue機制中定義了兩個重要的資料結構，分析如下：

cpu_workqueue_struct結構。該結構將CPU和核心線程進行了綁定。在建立workqueue的過程中，Linux根據當前系統CPU的個數建立cpu_workqueue_struct。在該結構主要維護了一個任務隊列，以及核心線程需要睡眠的等待隊列，另外還維護了一個任務上下文，即task_struct。

work_struct結構是對任務的抽象。在該結構中需要維護具體的任務方法，需要處理的資料，以及任務處理的時間。該結構定義如下：

struct work_struct {

         unsigned long pending;

         struct list_head entry;                 /* 將任務掛載到queue的掛載點 */

         void (*func)(void *);                   /* 任務方法 */

         void *data;                             /*任務處理的資料*

         void *wq_data;                          /*work的屬主 */

         strut timer_list timer;                 /* 任務延時處理定時器 */

};

 當使用者調用workqueue的初始化介面create_workqueue或者create_singlethread_workqueue對workqueue隊列進行初始化時，核心就開始為使用者指派一個workqueue對象，並且將其鏈到一個全域的workqueue隊列中。然後Linux根據當前CPU的情況，為workqueue對象分配與CPU個數相同的cpu_workqueue_struct對象，每個cpu_workqueue_struct對象都會存在一條任務隊列。緊接著，Linux為每個cpu_workqueue_struct對象分配一個核心thread，即核心daemon去處理每個隊列中的任務。至此，使用者調用初始化介面將workqueue初始化完畢，返回workqueue的指標。

在初始化workqueue過程中，核心需要初始化核心線程，註冊的核心線程工作比較簡單，就是不斷的掃描對應cpu_workqueue_struct中的任務隊列，從中擷取一個有效任務，然後執行該任務。所以如果任務隊列為空白，那麼核心daemon就在cpu_workqueue_struct中的等待隊列上睡眠，直到有人喚醒daemon去處理任務隊列。

Workqueue初始化完畢之後，將任務啟動並執行上下文環境構建起來了，但是具體還沒有可執行檔任務，所以，需要定義具體的work_struct對象。然後將work_struct加入到任務隊列中，Linux會喚醒daemon去處理任務。

上述描述的workqueue核心實現原理可以描述如下：

　　　　　　

    在Workqueue機制中，提供了一個系統預設的workqueue隊列——keventd_wq，這個隊列是Linux系統在初始化的時候就建立的。使用者可以直接初始化一個work_struct對象，然後在該隊列中進行調度，使用更加方便。

Workqueue編程介面

 

序號	介面函數	說明
1	create_workqueue	用於建立一個workqueue隊列，為系統中的每個CPU都建立一個核心線程。輸入參數：   @name：workqueue的名稱
2	create_singlethread_workqueue	用於建立workqueue，只建立一個核心線程。輸入參數：   @name：workqueue名稱
3	destroy_workqueue	釋放workqueue隊列。輸入參數：   @ workqueue_struct：需要釋放的workqueue隊列指標
4	schedule_work	調度執行一個具體的任務，執行的任務將會被掛入Linux系統提供的workqueue——keventd_wq輸入參數：   @ work_struct：具體任務對象指標
5	schedule_delayed_work	延遲一定時間去執行一個具體的任務，功能與schedule_work類似，多了一個延遲時間，輸入參數：   @work_struct：具體任務對象指標   @delay：延遲時間
6	queue_work	調度執行一個指定workqueue中的任務。輸入參數：   @ workqueue_struct：指定的workqueue指標   @work_struct：具體任務對象指標
7	queue_delayed_work	延遲調度執行一個指定workqueue中的任務，功能與queue_work類似，輸入參數多了一個delay。

work queue 的使用執行個體：

 

struct my_work_t {

    char *name;

    struct work_struct work;  //作為自己資料結構的成員，然後用container_of獲得my_work_t的指標

};
void my_func(struct work_struct *work)

{

    struct my_work_t *my_work = container_of (work, struct my_work_t, work);

    printk(KERN_INFO “Hello world, my name is %s!/n”, my_work->name);

}
struct workqueue_struct *my_wq = create_workqueue(“my wq”);      //建立自己的work queue

struct my_work_t my_work;

my_work.name = “Jack”;

INIT_WORK(&(my_work.work), my_func);          //初始化自己的work queue

queue_work(my_wq, &(my_work.work));

destroy_workqueue(my_wq);                     //銷毀自己的work queue

Workqueue機制的實現