linux核心多線程

驅動開發中常常會啟動幾個核心線程，在整個驅動生命週期期間執行某些操作，比如USB驅動的控制線程，一直等待SCSI命令，沒有命令的話睡眠，有命令的話就喚醒線程，解析執行相關的命令。還有USB驅動中的掃描線程，如果有新的裝置串連到USB匯流排，則會啟動掃描過程，平時時候讓出CPU資源休眠。

常用的核心線程建立方法有3個，kernel_thread, kthread_create和kthread_run。使用這些函數或宏需要包括如下標頭檔：

#include <linux/sched.h>//wake_up_process()

#include <linux/kthread.h>//kthread_ceate(), kthread_run()

#include <err.h>//IS_ERR(), PTR_ERR()

 

這些方法建立的核心線程必須能夠自己放棄CPU資源，即不要產生死迴圈而不主動調用scheduel()函數，否則這樣CPU會一直忙，因為核心進程/線程是不可搶佔的，所以他必須自己能夠主動的放棄資源，不管通過什麼方式。

1.       標頭檔

#include <linux/sched.h>   //wake_up_process()

#include <linux/kthread.h> //kthread_create()、kthread_run()

#include <err.h>              //IS_ERR()、PTR_ERR()

2.       實現

2.1建立線程

在模組初始化時，可以進行線程的建立。使用下面的函數和宏定義：

struct task_struct *kthread_create(int (*threadfn)(void *data),

                            void *data,

                            const char namefmt[], ...);

#define kthread_run(threadfn, data, namefmt, ...)                     \

({                                                            \

    struct task_struct *__k                                        \

           = kthread_create(threadfn, data, namefmt, ## __VA_ARGS__); \

    if (!IS_ERR(__k))                                        \

           wake_up_process(__k);                                \

    __k;                                                     \

})

例如：

static struct task_struct *test_task;

static int test_init_module(void)

{

    int err;

    test_task = kthread_create(test_thread, NULL, "test_task");

    if(IS_ERR(test_task)){

      printk("Unable to start kernel thread.\n");

      err = PTR_ERR(test_task);

      test_task = NULL;

      return err;

    }

wake_up_process(test_task);
       return 0;
   }

   module_init(test_init_module);

2.2線程函數

線上程函數裡，完成所需的商務邏輯工作。主要架構如下所示：

int threadfunc(void *data){

        …

        while(1){

               set_current_state(TASK_UNINTERRUPTIBLE);

               if(kthread_should_stop()) break;

               if(){//條件為真

                      //進行業務處理

               }

               else{//條件為假

                      //讓出CPU運行其他線程，並在指定的時間內重新被調度

                      schedule_timeout(HZ);

               }

        }

        …

        return 0;

}

2.3結束線程

在模組卸載時，可以結束線程的運行。使用下面的函數：

int kthread_stop(struct task_struct *k);

例如：

              static void test_cleanup_module(void)

{

            if(test_task){

                kthread_stop(test_task);

                test_task = NULL;

            }

}

module_exit(test_cleanup_module);

3.       注意事項

（1）       在調用kthread_stop函數時，線程函數不能已經運行結束。否則，kthread_stop函數會一直進行等待。

（2）       線程函數必須能讓出CPU，以便能運行其他線程。同時線程函數也必須能重新被調度運行。在例子程式中，這是通過schedule_timeout()函數完成的。

4．效能測試

可以使用top命令來查看線程（包括核心線程）的CPU利用率。命令如下：

       top –p 線程號

可以使用下面命令來尋找線程號：

       ps aux|grep 線程名

可以用下面的命令顯示所有核心線程：
      ps afx

       註：線程名由kthread_create函數的第三個參數指定

 

*****************************************************************************************************

1 使用kthread_create建立線程：
    struct task_struct *kthread_create(int (*threadfn)(void *data),

                                                                  void *data,
                                                                   const char *namefmt, ...);
這個函數可以像printk一樣傳入某種格式的線程名 
線程建立後，不會馬上運行，而是需要將kthread_create() 返回的task_struct指標傳給wake_up_process()，然後通過此函數運行線程。 
2. 當然，還有一個建立並啟動線程的函數：kthread_run 
   struct task_struct *kthread_run(int (*threadfn)(void *data),
                                    void *data,
                                    const char *namefmt, ...);
3. 線程一旦啟動起來後，會一直運行，除非該線程主動調用do_exit函數，或者其他的進程調用kthread_stop函數，結束線程的運行。 
    int kthread_stop(struct task_struct *thread);
kthread_stop() 通過發送訊號給線程。 
如果線程函數正在處理一個非常重要的任務，它不會被中斷的。當然如果線程函數永遠不返回並且不檢查訊號，它將永遠都不會停止。 
參考：Kernel threads made easy

 

代碼

在執行kthread_stop的時候，目標線程必須沒有退出，否則會Oops。原因很容易理解，當目標線程退出的時候，其對應的task結構也變得無效，kthread_stop引用該無效task結構就會出錯。

為了避免這種情況，需要確保線程沒有退出，其方法如代碼中所示：

thread_func()

{

    // do your work here

    // wait to exit

    while(!thread_could_stop())

    {

           wait();

    }

}

exit_code()

{

     kthread_stop(_task);   //發訊號給task，通知其可以退出了

}

這種退出機制很溫和，一切盡在thread_func()的掌控之中，線程在退出時可以從容地釋放資源，而不是莫名其妙地被人“暗殺”。