linux: work工作隊列__linux

 

工作隊列（work queue）是另外一種將工作推後執行的形式，它和前面討論的tasklet有所不同。工作隊列可以把工作推後，交由一個核心線程去執行，也就是說，這個下半部分可以在進程上下文中執行。這樣，通過工作隊列執行的代碼能佔盡進程內容相關的所有優勢。最重要的就是工作隊列允許被重新調度甚至是睡眠。

那麼，什麼情況下使用工作隊列，什麼情況下使用tasklet。如果推後執行的任務需要睡眠，那麼就選擇工作隊列。如果推後執行的任務不需要睡眠，那麼就選擇tasklet。另外，如果需要用一個可以重新調度的實體來執行你的下半部處理，也應該使用工作隊列。它是唯一能在進程上下文啟動並執行下半部實現的機制，也只有它才可以睡眠。這意味著在需要獲得大量的記憶體時、在需要擷取訊號量時，在需要執行阻塞式的I/O操作時，它都會非常有用。如果不需要用一個核心線程來推後執行工作，那麼就考慮使用tasklet。

  I、2.6.0~2.6.19
資料結構： ?

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struct work_struct {      unsigned long pending;      struct list_head entry;      void (*func)( void *);      void *data;      void *wq_data;      struct timer_list timer; };

pending是用來記錄工作是否已經掛在隊列上；

entry是迴圈鏈表結構；

func作為函數指標，由使用者實現；

data用來儲存使用者的私人資料，此資料即是func的參數；

wq_data一般用來指向工作者線程（工作者線程參考下文）；

timer是推後執行的定時器。

work_struct的這些變數裡，func和data是使用者使用的，其他是內部變數，我們可以不用太過關心。

 

API：

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INIT_WORK(_work, _func, _data); int schedule_work( struct work_struct *work); int schedule_delayed_work( struct work_struct *work, unsigned long delay); void flush_scheduled_work( void ); int cancel_delayed_work( struct work_struct *work);

1、初始化指定工作，目的是把使用者指定的函數_func及_func需要的參數_data賦給work_struct的func及data變數。

2、對工作進行調度，即把給定工作的處理函數提交給預設的工作隊列和工作者線程。工作者線程本質上是一個普通的核心線程，在預設情況下，每個CPU均有一個類型為“events”的工作者線程，當調用schedule_work時，這個工作者線程會被喚醒去執行工作鏈表上的所有工作。

3、順延強制工作，與schedule_work類似。

4、重新整理預設工作隊列。此函數會一直等待，直到隊列中的所有工作都被執行。

5、flush_scheduled_work並不取消任何順延強制的工作，因此，如果要取消延遲工作，應該調用cancel_delayed_work。

 

以上均是採用預設工作者線程來實現工作隊列，其優點是簡單易用，缺點是如果預設工作隊列負載太重，執行效率會很低，這就需要我們建立自己的工作者線程和工作隊列。

API：

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struct workqueue_struct *create_workqueue( const char *name); int queue_work( struct workqueue_struct *wq, struct work_struct *work); int queue_delayed_work( struct workqueue_struct *wq, struct work_struct *work, unsigned long delay); void flush_workqueue( struct workqueue_struct *wq); void destroy_workqueue( struct workqueue_struct *wq);

1、建立新的工作隊列和相應的工作者線程，name用於該核心線程的命名。

2、類似於schedule_work，區別在於queue_work把給定工作提交給建立的工作隊列wq而不是預設隊列。

3、順延強制工作。

4、重新整理指定工作隊列。

5、釋放建立的工作隊列。

 

下面一段代碼可以看作一個簡單的實作： ?

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void my_func( void *data) {      char *name = ( char *)data;      printk(KERN_INFO “Hello world, my name is %s!\n”, name); }    struct workqueue_struct *my_wq = create_workqueue(“my wq”); struct work_struct my_work;    INIT_WORK(&my_work, my_func, “Jack”); queue_work(my_wq, &my_work);    destroy_workqueue(my_wq);

  II、2.6.20~2.6.??
自 2.6.20 起，工作隊列的資料結構發生了一些變化，使用時不能沿用舊的方法。

 

資料結構：

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typedef void (*work_func_t)( struct work_struct *work);    struct work_struct {      atomic_long_t data;      struct list_head entry;      work_func_t func; };

與2.6.19之前的版本相比，work_struct瘦身不少。粗粗一看，entry和之前的版本相同，func和data發生了變化，另外並無其他的變數。

entry我們不去過問，這個和以前的版本完全相同。data的類型是atomic_long_t，這個類型從字面上看可以知道是一個原子類型。第一次看到這個變數時，很容易誤認為和以前的data是同樣的用法，只不過類型變了而已，其實不然，這裡的data是之前版本的pending和wq_data的複合體，起到了以前的pending和wq_data的作用。

func的參數是一個work_struct指標，指向的資料就是定義func的work_struct。

看到這裡，會有兩個疑問，第一，如何把使用者的資料作為參數傳遞給func呢。以前有void *data來作為參數，現在好像完全沒有辦法做到；第二，如何?延遲工作。目前版本的work_struct並沒有定義timer。

 

解決第一個問題，需要換一種思路。2.6.20版本之後使用工作隊列需要把work_struct定義在使用者的資料結構中，然後通過container_of來得到使用者資料。具體用法可以參考稍後的實作。

 

對於第二個問題，新的工作隊列把timer拿掉的用意是使得work_struct更加單純。首先回憶一下之前版本，只有在需要順延強制工作時才會用到timer，普通情況下timer是沒有意義的，所以之前的做法在一定程度上有些浪費資源。所以新版本中，將timer從work_struct中拿掉，然後又定義了一個新的結構delayed_work用於處理順延強制：

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struct delayed_work {      struct work_struct work;      struct timer_list timer; };

 

下面把API羅列一下，每個函數的解釋可參考之前版本的介紹或者之後的實作：

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