Linux等待队列与唤醒
1.数据结构
1.1等待队列头
struct __wait_queue_head {
spinlock_t lock;
struct list_head task_list;
};
typedef struct __wait_queue_head wait_queue_head_t;
初始化等待队列头
#define __WAIT_QUEUE_HEAD_INITIALIZER(name) { \
.lock = __SPIN_LOCK_UNLOCKED(name.lock), \
.task_list = { &(name).task_list, &(name).task_list } }
#define DECLARE_WAIT_QUEUE_HEAD(name) \
wait_queue_head_t name = __WAIT_QUEUE_HEAD_INITIALIZER(name)
1.2等待队列
typedef struct __wait_queue wait_queue_t;
typedef int (*wait_queue_func_t)(wait_queue_t *wait, unsigned mode, int sync, void *key);
int default_wake_function(wait_queue_t *wait, unsigned mode, int sync, void *key); struct __wait_queue {
unsigned int flags;
#define WQ_FLAG_EXCLUSIVE 0x01
void *private;
wait_queue_func_t func;
struct list_head task_list;
};
初始化等待队列
#define __WAITQUEUE_INITIALIZER(name, tsk) { \
.private = tsk, \
.func = default_wake_function, \
.task_list = { NULL, NULL } }
#define DECLARE_WAITQUEUE(name, tsk) \
wait_queue_t name = __WAITQUEUE_INITIALIZER(name, tsk)
等待队列的task_list加入等待队列头的task_list链表。一般将wait_queue_func_t赋值为下面的默认处理函数:
int default_wake_function(wait_queue_t *curr, unsigned mode, int sync,
void *key)
{
return try_to_wake_up(curr->private, mode, sync);
}
1.3添加/删除等待队列
static inline void __add_wait_queue(wait_queue_head_t *head, wait_queue_t *new)
{
list_add(&new->task_list, &head->task_list);
} static inline void __remove_wait_queue(wait_queue_head_t *head,
wait_queue_t *old)
{
list_del(&old->task_list);
}
2等待事件
调用以下四个宏等待事件,等待以第一个参数作为等待队列头的等待队列被唤醒,第二个参数condition必须被满足,否则继续阻塞。
wait_event()和wait_event_interruptible()的区别是后者可以被信号打断,而前者不能。
加上timeout后的宏意味着阻塞等待的超时时间,以jiffy为单位,在timeout到达时,不论condition是否满足,均返回。
#define wait_event(wq, condition)
#define wait_event_timeout(wq, condition, timeout)
#define wait_event_interruptible(wq, condition)
#define wait_event_interruptible_timeout(wq, condition, timeout)
下面以wait_event()为例分析执行过程
#define wait_event(wq, condition) \
do { \
if (condition) \
break; \
__wait_event(wq, condition); \
} while ()
#define __wait_event(wq, condition) \
do { \
DEFINE_WAIT(__wait); \
\
for (;;) { \
prepare_to_wait(&wq, &__wait, TASK_UNINTERRUPTIBLE); \
if (condition) \
break; \
schedule(); \
} \
finish_wait(&wq, &__wait); \
} while ()
wait_event(wq, condition)
wait_event(wq, condition)
-->__wait_event(wq, condition);
-->DEFINE_WAIT(__wait);
-->prepare_to_wait(&wq, &__wait, TASK_UNINTERRUPTIBLE);
-->__add_wait_queue(q, wait);//将等待队列添加到等待队列头
-->set_current_state(state);
-->schedule(); //切换到其它进程
-->被唤醒切换回来
-->finish_wait(&wq, &__wait);
-->__set_current_state(TASK_RUNNING);
-->list_del_init(&wait->task_list);//将唤醒的等待队列删除
注意上面的DEFINE_WAIT(__wait)宏展开如下
#define DEFINE_WAIT(name) \
wait_queue_t name = { \
.private = current, \
.func = autoremove_wake_function, \
.task_list = LIST_HEAD_INIT((name).task_list), \
}
int autoremove_wake_function(wait_queue_t *wait, unsigned mode, int sync, void *key)
{
int ret = default_wake_function(wait, mode, sync, key); if (ret)
list_del_init(&wait->task_list);
return ret;
}
autoremove_wake_function
3.唤醒队列
wake_up()可唤醒处于TASK_UNINTERRUPTIBLE 和 TASK_INTERRUPTIBLE的进程,而wake_up_interruptible只能唤醒处于TASK_INTERRUPTIBLE的进程。
#define wake_up(x) __wake_up(x, TASK_UNINTERRUPTIBLE | TASK_INTERRUPTIBLE, 1, NULL)
#define wake_up_interruptible(x) __wake_up(x, TASK_INTERRUPTIBLE, 1, NULL)
下面以wake_up()为例分析,
wake_up(x)
-->__wake_up(x, TASK_UNINTERRUPTIBLE | TASK_INTERRUPTIBLE, , NULL)
-->__wake_up_common(q, mode, nr_exclusive, , key);//唤醒等待队列头链表中的所有等待队列
关键在于__wake_up_common()函数
/*
* The core wakeup function. Non-exclusive wakeups (nr_exclusive == 0) just
* wake everything up. If it's an exclusive wakeup (nr_exclusive == small +ve
* number) then we wake all the non-exclusive tasks and one exclusive task.
*
* There are circumstances in which we can try to wake a task which has already
* started to run but is not in state TASK_RUNNING. try_to_wake_up() returns
* zero in this (rare) case, and we handle it by continuing to scan the queue.
*/
static void __wake_up_common(wait_queue_head_t *q, unsigned int mode,
int nr_exclusive, int sync, void *key)
{
struct list_head *tmp, *next; list_for_each_safe(tmp, next, &q->task_list) {
wait_queue_t *curr = list_entry(tmp, wait_queue_t, task_list);
unsigned flags = curr->flags; if (curr->func(curr, mode, sync, key) &&
(flags & WQ_FLAG_EXCLUSIVE) && !--nr_exclusive)
break;
}
}
其中的curr->func即指向autoremove_wake_function()函数。
唤醒进程是在try_to_wake_up(curr->private, mode, sync)函数中具体执行的,唤醒较复杂,后面有时间在分析。
可以简单理解为执行完该函数,2中wait_event()挂起的等待队列就被唤醒回来继续执行了。
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