linux wait_queue/work_queue__linux

Linux-wait_queue/work_queue

首先,我們得明白,linux中的所有的進程都由task_struct這個結構管理。在產生進程的時候將會分配一個task_struct結構，之後將通過這個結構對進程進行管理。task_struct結構存在於平坦地址空間內，任何時候Linux核心都可以參照所有進程的所有管理情報。核心堆棧也同樣位於平坦地址空間內。(平坦 的意思是"獨立的連續區間")

下面是tesk_struct的主要成員:

struct task_struct {

struct files_struct* files; //檔案描述符

struct signal_struct* sig; //訊號控制signal handler

struct mm_struct* mm; //記憶體管理模組

long stat //進程狀態

struct list_head runlist; //用於連接RUN隊列

long priority; //基本優先權

long counter; //變動優先權

char comm[]; //命令名

struct thread_struct tss; //上下文儲存領域

...

};

我們現在只需瞭解它裡面的state就可以,state有下面幾種狀態:

狀態  說明

TASK_RUNNING   執行可能狀態

TASK_INTERRUPTIBLE  等待狀態。可接受訊號

TASK_UNINTERRUPTIBLE  等待狀態。不能接受訊號

TASK_ZOMBIE  殭屍狀態。exit後的狀態

TASK_STOPPED  延緩狀態

TASK_STACE 追蹤狀態 

 

一. 等待隊列

等待隊列的使用分為如下兩部分：

（1）為使當前進程在一個等待隊列中睡眠，需要調用wait_event函數（或者某個等價函數），進程加入睡眠，將控制權釋放給調度器。

（2）在核心的另一處，必須調用wake_up函數（或某個等價函數）喚醒等待隊列中的睡眠進程。 一.1. 重要結構體：

1、等待隊列

 struct __wait_queue {

         unsigned int flags;

 #define WQ_FLAG_EXCLUSIVE       0x01

         void *private;

         wait_queue_func_t func;

          struct list_head task_list;

};

typedef struct __wait_queue wait_queue_t;

2、等待隊列頭

struct __wait_queue_head {

         spinlock_t lock;

         struct list_head task_list;

};

typedef struct __wait_queue_head wait_queue_head_t;

一.2. 定義、初始化等待隊列頭和等待隊列

1、struct wait_queue_head_t wq; /* global variable */

DECLARE_WAIT_QUEUE_HEAD (wq);

2、/*靜態聲明並初始化一個wait_queue_t  等待隊列*/

#define DEFINE_WAIT_FUNC(name, function)                                \

         wait_queue_t name = {                                           \

                 .private        = current,                              \

                 .func           = function,                             \

                 .task_list      = LIST_HEAD_INIT((name).task_list),     \

         }

#define DEFINE_WAIT(name) DEFINE_WAIT_FUNC(name, autoremove_wake_function)

/*動態分配一個wait_queue_t 執行個體*/

 97 static inline void init_waitqueue_entry(wait_queue_t *q, struct task_struct *p)

 98 {

 99         q->flags = 0;

100         q->private = p;

101         q->func = default_wake_function;

102 }

一.3. 進程睡眠

包括兩個層次，第一個層次是將一個等待隊列（wait_queue_t）（通常是某個進程）加入到等待隊列（wait_queue_head_t）鏈表中。第二個層次是將當前進程進入睡眠。

1、進程添加到某個等待隊列。

Kernel/wait.c

extern void add_wait_queue(wait_queue_head_t *q, wait_queue_t *wait);

extern void add_wait_queue_exclusive(wait_queue_head_t *q, wait_queue_t *wait);

extern void remove_wait_queue(wait_queue_head_t *q, wait_queue_t *wait);

其中add_wait_queue將等待隊列加入到等待隊列鏈表尾部（預設）中，並設定flag標誌~WQ_FLAG_EXCLUSIVE。

 22 void add_wait_queue(wait_queue_head_t *q, wait_queue_t *wait)

 23 {

 24         unsigned long flags;

 25 

 26         wait->flags &= ~WQ_FLAG_EXCLUSIVE;

 27         spin_lock_irqsave(&q->lock, flags);

 28         __add_wait_queue(q, wait); /*list_add(&new->task_list, &head->task_list);*/

 29         spin_unlock_irqrestore(&q->lock, flags);

 30 }

將等待隊列加入到等待隊列鏈表另外一種方法是prepare_to_wait。除了add_wait_queue所需要的參數外，還需要進程的狀態。

void prepare_to_wait(wait_queue_head_t *q, wait_queue_t *wait, int state);

void prepare_to_wait_exclusive(wait_queue_head_t *q, wait_queue_t *wait, int state);

void finish_wait(wait_queue_head_t *q, wait_queue_t *wait);

void abort_exclusive_wait(wait_queue_head_t *q, wait_queue_t *wait, 

unsigned int mode, void *key);

 68 prepare_to_wait(wait_queue_head_t *q, wait_queue_t *wait, int state)

 69 {

 70         unsigned long flags;

 71 

 72         wait->flags &= ~WQ_FLAG_EXCLUSIVE;

 73         spin_lock_irqsave(&q->lock, flags);

 74         if (list_empty(&wait->task_list))

 75                 __add_wait_queue(q, wait);