linux工作队列.docx
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linux工作队列
linux工作队列
INIT_DELAYED_WORK（）是一个宏,我们给它传递了两个参数.&hub->leds和led_work.对设备驱动熟悉的人不会觉得INIT_DELAYED_WORK（）很陌生,其实鸦片战争那会儿就有这个宏了,只不过从2.6.20的内核开始这个宏做了改变,原来这个宏是三个参数,后来改成了两个参数,所以经常在网上看见一些同志抱怨说最近某个模块编译失败了,说什么make的时候遇见这么一个错误:
error:
macro"INIT_DELAYED_WORK"passed3arguments,buttakesjust2
当然更为普遍的看到下面这个错误:
error:
macro"INIT_WORK"passed3arguments,buttakesjust2
于是就让我们来仔细看看INIT_WORK和INIT_DELAYED_WORK.其实前者是后者的一个特例,它们涉及到的就是传说中的工作队列.这两个宏都定义于include/linux/workqueue.h中:
79#defineINIT_WORK（_work,_func） /
80 do{ /
81 （_work）->data=（atomic_long_t）WORK_DATA_INIT（）; /
82 INIT_LIST_HEAD（&（_work）->entry）; /
83 PREPARE_WORK（（_work）,（_func））; /
84 }while（0）
85
86#defineINIT_DELAYED_WORK（_work,_func） /
87 do{ /
88 INIT_WORK（&（_work）->work,（_func））; /
89 init_timer（&（_work）->timer）; /
90 }while（0）
有时候特怀念谭浩强那本书里的那些例子程序,因为那些程序都特简单,不像现在看到的这些,动不动就是些复杂的函数复杂的数据结构复杂的宏,严重挫伤了我这样的有志青年的自信心.就比如眼下这几个宏吧,宏里边还是宏,一个套一个,不是说看不懂,因为要看懂也不难,一层一层展开,只不过确实没必要非得都看懂,现在这样一种朦胧美也许更美,有那功夫把这些都展开我还不如去认认真真学习三个代表呢.总之,关于工作队列,就这么说吧,Linux内核实现了一个内核线程,直观一点,ps命令看一下您的进程,
localhost:
/usr/src/linux-2.6.22.1/drivers/usb/core#ps-el
FS UID PID PPID CPRI NIADDRSZWCHAN TTY TIMECMD
4S 0 1 0 0 76 0- 195- ?
00:
00:
02init
1S 0 2 1 0-40 -- 0migrat?
00:
00:
00migration/0
1S 0 3 1 0 94 19- 0ksofti?
00:
00:
00ksoftirqd/0
1S 0 4 1 0-40 -- 0migrat?
00:
00:
00migration/1
1S 0 5 1 0 94 19- 0ksofti?
00:
00:
00ksoftirqd/1
1S 0 6 1 0-40 -- 0migrat?
00:
00:
00migration/2
1S 0 7 1 0 94 19- 0ksofti?
00:
00:
00ksoftirqd/2
1S 0 8 1 0-40 -- 0migrat?
00:
00:
00migration/3
1S 0 9 1 0 94 19- 0ksofti?
00:
00:
00ksoftirqd/3
1S 0 10 1 0-40 -- 0migrat?
00:
00:
00migration/4
1S 0 11 1 0 94 19- 0ksofti?
00:
00:
00ksoftirqd/4
1S 0 12 1 0-40 -- 0migrat?
00:
00:
00migration/5
1S 0 13 1 0 94 19- 0ksofti?
00:
00:
00ksoftirqd/5
1S 0 14 1 0-40 -- 0migrat?
00:
00:
00migration/6
1S 0 15 1 0 94 19- 0ksofti?
00:
00:
00ksoftirqd/6
1S 0 16 1 0-40 -- 0migrat?
00:
00:
00migration/7
1S 0 17 1 0 94 19- 0ksofti?
00:
00:
00ksoftirqd/7
5S 0 18 1 0 70 -5- 0worker?
00:
00:
00events/0
1S 0 19 1 0 70 -5- 0worker?
00:
00:
00events/1
5S 0 20 1 0 70 -5- 0worker?
00:
00:
00events/2
5S 0 21 1 0 70 -5- 0worker?
00:
00:
00events/3
5S 0 22 1 0 70 -5- 0worker?
00:
00:
00events/4
1S 0 23 1 0 70 -5- 0worker?
00:
00:
00events/5
5S 0 24 1 0 70 -5- 0worker?
00:
00:
00events/6
5S 0 25 1 0 70 -5- 0worker?
00:
00:
00events/7
瞅见最后这几行了吗,events/0到events/7,0啊7啊这些都是处理器的编号,每个处理器对应其中的一个线程.要是您的计算机只有一个处理器,那么您只能看到一个这样的线程,events/0,您要是双处理器那您就会看到多出一个events/1的线程.哥们儿这里DellPowerEdge2950的机器,8个处理器,所以就是events/0到events/7了.
那么究竟这些events代表什么意思呢?
或者说它们具体干嘛用的?
这些events被叫做工作者线程,或者说workerthreads,更确切的说,这些应该是缺省的工作者线程.而与工作者线程相关的一个概念就是工作队列,或者叫workqueue.工作队列的作用就是把工作推后,交由一个内核线程去执行,更直接的说就是如果您写了一个函数,而您现在不想马上执行它,您想在将来某个时刻去执行它,那您用工作队列准没错.您大概会想到中断也是这样,提供一个中断服务函数,在发生中断的时候去执行,没错,和中断相比,工作队列最大的好处就是可以调度可以睡眠,灵活性更好.
就比如这里,如果我们将来某个时刻希望能够调用led_work（）这么一个我们自己写的函数,那么我们所要做的就是利用工作队列.如何利用呢?
第一步就是使用INIT_WORK（）或者INIT_DELAYED_WORK（）来初始化这么一个工作,或者叫任务,初始化了之后,将来如果咱们希望调用这个led_work（）函数,那么咱们只要用一句schedule_work（）或者schedule_delayed_work（）就可以了,特别的,咱们这里使用的是INIT_DELAYED_WORK（）,那么之后我们就会调用schedule_delayed_work（）,这俩是一对.它表示,您希望经过一段延时然后再执行某个函数,所以,咱们今后会见到schedule_delayed_work（）这个函数的,而它所需要的参数,一个就是咱们这里的&hub->leds,另一个就是具体自己需要的延时.&hub->leds是什么呢?
structusb_hub中的成员,structdelayed_workleds,专门用于延时工作的,再看structdelayed_work,这个结构体定义于include/linux/workqueue.h:
35structdelayed_work{
36 structwork_structwork;
37 structtimer_listtimer;
38};
其实就是一个structwork_struct和一个timer_list,前者是为了往工作队列里加入自己的工作,后者是为了能够实现延时执行,咱们把话说得更明白一点,您看那些events线程,它们对应一个结构体,structworkqueue_struct,也就是说它们维护着一个队列,完了您要是想利用工作队列这么一个机制呢,您可以自己创建一个队列,也可以直接使用events对应的这个队列,对于大多数情况来说,都是选择了events对应的这个队列,也就是说大家都共用这么一个队列,怎么用呢?
先初始化,比如调用INIT_DELAYED_WORK（）,这么一初始化吧,实际上就是为一个structwork_struct结构体绑定一个函数,就比如咱们这里的两个参数,&hub->leds和led_work（）的关系,就最终让hub_leds这个structwork_struct结构体和函数led_work（）相绑定了起来,您问怎么绑定的?
您瞧,structwork_struct也是定义于include/linux/workqueue.h:
24structwork_struct{
25 atomic_long_tdata;
26#defineWORK_STRUCT_PENDING0
27#defineWORK_STRUCT_FLAG_MASK（3UL）
28#defineWORK_STRUCT_WQ_DATA_MASK（~WORK_STRUCT_FLAG_MASK）
29 structlist_headentry;
30 work_func_tfunc;
31};
瞅见最后这个成员func了吗,初始化的目的就是让func指向led_work（）,这就是绑定,所以以后咱们调用schedule_delayed_work（）的时候,咱们只要传递structwork_struct的结构体参数即可,不用再每次都把led_work（）这个函数名也给传递一次,一旦绑定,人家就知道了,对于led_work（）,那她就嫁鸡随鸡,嫁狗随狗,嫁混蛋随混蛋了.您大概还有一个疑问,为什么只要这里初始化好了,到时候调用schedule_delayed_work（）就可以了呢?
事实上,events这么一个线程吧,它其实和hub的内核线程一样,有事情就处理,没事情就睡眠,也是一个死循环,而schedule_delayed_work（）的作用就是唤醒这个线程,确切的说,是先把自己的这个structwork_struct插入workqueue_struct这个队列里,然后唤醒昏睡中的events.然后events就会去处理,您要是有延时,那么它就给您安排延时以后执行,您要是没有延时,或者您设了延时为0,那好,那就赶紧给您执行.咱这里不是讲了两个宏吗,一个INIT_WORK（）,一个INIT_DELAYED_WORK（）,后者就是专门用于可以有延时的,而前者就是没有延时的,这里咱们调用的是INIT_DELAYED_WORK（）,不过您别美,过一会您会看见INIT_WORK（）也被使用了,因为咱们hub驱动中还有另一个地方也想利用工作队列这么一个机制,而它不需要延时,所以就使用INIT_WORK（）进行初始化,然后在需要调用相关函数的时候调用schedule_work（）即可.此乃后话,暂且不表.
基本上这一节咱们就是介绍了Linux内核中工作队列机制提供的接口,两对函数INIT_DELAYED_WORK（）对schedule_delayed_work（）,INIT_WORK（）对schedule_work（）.
关于工作队列机制,咱们还会用到另外两个函数,它们是cancel_delayed_work（structdelayed_work*work）和flush_scheduled_work（）.其中cancel_delayed_work（）的意思不言自明,对一个延迟执行的工作来说,这个函数的作用是在这个工作还未执行的时候就把它给取消掉.而flush_scheduled_work（）的作用,是为了防止有竞争条件的出现,虽说哥们儿也不是很清楚如何防止竞争,可是好歹大二那年学过一门专业课,数字电子线路,尽管没学到什么有用的东西,怎么说也还是记住了两个专业名词,竞争与冒险.您要是对竞争条件不是很明白,那也不要紧,反正基本上每次cancel_delayed_work之后您都得调用flush_scheduled_work（）这个函数,特别是对于内核模块,如果一个模块使用了工作队列机制,并且利用了events这个缺省队列,那么在卸载这个模块之前,您必须得调用这个函数,这叫做刷新一个工作队列,也就是说,函数会一直等待,直到队列中所有对象都被执行以后才返回.当然,在等待的过程中,这个函数可以进入睡眠.反正刷新完了之后,这个函数会被唤醒,然后它就返回了.关于这里这个竞争,可以这样理解,events对应的这个队列,人家本来是按部就班的执行,一个一个来,您要是突然把您的模块给卸载了,或者说你把你的那个工作从工作队列里取出来了,那events作为队列管理者,它可能根本就不知道,比如说它先想好了,下午3点执行队列里的第N个成员,可是您突然把第N-1个成员给取走了,那您说这是不是得出错?
所以,为了防止您这种唯恐天下不乱的人做出冒天下之大不韪的事情来,提供了一个函数,flush_scheduled_work（）,给您调用,以消除所谓的竞争条件,其实说竞争太专业了点,说白了就是防止混乱吧.
Ok,关于这些接口就讲到这里,日后咱们自然会在hub驱动里见到这些接口函数是如何被使用的.到那时候再来看.这就是蝴蝶效应.当我们看到INIT_WORK/INIT_DELAYED_WORK（）的时候,我们是没法预测未来会发生什么的.所以我们只能拭目以待.又想起了那句老话,大学生活就像被强奸,如果不能反抗,那就只能静静的去享受它.
工作队列（workqueue）是另外一种将工作推后执行的形式，它和前面讨论的tasklet有所不同。
工作队列可以把工作推后，交由一个内核线程去执行，也就是说，这个下半部分可以在进程上下文中执行。
这样，通过工作队列执行的代码能占尽进程上下文的所有优势。
最重要的就是工作队列允许被重新调度甚至是睡眠。
那么，什么情况下使用工作队列，什么情况下使用tasklet。
如果推后执行的任务需要睡眠，那么就选择工作队列。
如果推后执行的任务不需要睡眠，那么就选择tasklet。
另外，如果需要用一个可以重新调度的实体来执行你的下半部处理，也应该使用工作队列。
它是唯一能在进程上下文运行的下半部实现的机制，也只有它才可以睡眠。
这意味着在需要获得大量的内存时、在需要获取信号量时，在需要执行阻塞式的I/O操作时，它都会非常有用。
如果不需要用一个内核线程来推后执行工作，那么就考虑使用tasklet。
1.工作、工作队列和工作者线程
如前所述，我们把推后执行的任务叫做工作（work），描述它的数据结构为work_struct，这些工作以队列结构组织成工作队列（workqueue），其数据结构为workqueue_struct，而工作线程就是负责执行工作队列中的工作。
系统默认的工作者线程为events,自己也可以创建自己的工作者线程。
1.表示工作的数据结构
工作用中定义的work_struct结构表示：
structwork_struct{
unsignedlongpending;
structlist_headentry;
void（*func）（void*）;
void*data;
void*wq_data;
structtimer_listtimer;
};
这些结构被连接成链表。
当一个工作者线程被唤醒时，它会执行它的链表上的所有工作。
工作被执行完毕，它就将相应的work_struct对象从链表上移去。
当链表上不再有对象的时候，它就会继续休眠。
3. 创建推后的工作
要使用工作队列，首先要做的是创建一些需要推后完成的工作。
可以通过DECLARE_WORK在编译时静态地建该结构：
DECLARE_WORK（name,void（*func）（void*）,void*data）;
这样就会静态地创建一个名为name，待执行函数为func，参数为data的work_struct结构。
同样，也可以在运行时通过指针创建一个工作：
INIT_WORK（structwork_struct*work,woid（*func）（void*）,void*data）;
这会动态地初始化一个由work指向的工作。
4. 工作队列中待执行的函数
工作队列待执行的函数原型是：
voidwork_handler（void*data）
这个函数会由一个工作者线程执行，因此，函数会运行在进程上下文中。
默认情况下，允许响应中断，并且不持有任何锁。
如果需要，函数可以睡眠。
需要注意的是，尽管该函数运行在进程上下文中，但它不能访问用户空间，因为内核线程在用户空间没有相关的内存映射。
通常在系统调用发生时，内核会代表用户空间的进程运行，此时它才能访问用户空间，也只有在此时它才会映射用户空间的内存。
5. 对工作进行调度
现在工作已经被创建，我们可以调度它了。
想要把给定工作的待处理函数提交给缺省的events工作线程，只需调用
schedule_work（&work）；
work马上就会被调度，一旦其所在的处理器上的工作者线程被唤醒，它就会被执行。
有时候并不希望工作马上就被执行，而是希望它经过一段延迟以后再执行。
在这种情况下，可以调度它在指定的时间执行：
schedule_delayed_work（&work,delay）;
这时，&work指向的work_struct直到delay指定的时钟节拍用完以后才会执行。
6. 工作队列的简单应用
#include
#include
#include
static struct workqueue_struct *queue = NULL;
static struct work_structwork;
static void work_handler（struct work_struct *data）
{
printk（KERN_ALERT "workhandlerfunction./n"）;
}
static int __inittest_init（void）
{
queue = create_singlethread_workqueue（"helloworld"）;
if （!
queue）
goto err;
INIT_WORK（&work, work_handler）;
schedule_work（&work）;
return 0;
err:
return -1;
}
static void __exittest_exit（void）
{
destroy_workqueue（queue）;
}
MODULE_LICENSE（"GPL"）;
module_init（test_init）;
module_exit（test_exit）;
上文来源：
linux工作队列（补充）
走入Linux的殿堂已经有一年有余了，在这里我想将Linux的各种实现机制分析一遍，一方面对自己来说也是温故而知新，另一方面，促进大家的交流，最好能够给大家一些抛砖引玉的启迪。
我是硬件出身，搞硬件已经好多年了，从是专门软件开发也接近两年了，在这一段时间内我越发认为软硬件协同设计是未来发展的主流，软硬件的界限越来越模糊，软硬件的设计思想是相通的，实现方法是各异的，实现的结果上当然也存在较大差别，因此，很有必要做好软硬件的协同设计。
本着这样的想法，我想将我所认识的Linux分析一遍，特别是一些
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