Linux设备驱动程序 之 工作队列

工作队列可以把工作推后，交给一个内核线程去执行–这个下半部分总是会在进程上下文中执行；通过工作队列执行的代码占尽进程上下文的优势；最重要的是工作队列允许重新调度甚至睡眠；

在工作队列和软中断/tasklet中做出选择很容易；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，那么就选择软中断或者tasklet；

如果需要用一个可以重新调度的实体来执行下半部处理，那么应该使用工作队列；它是唯一能在进程上下文中运行的下半部机制，也只有它才可以睡眠；这意味着如果需要获取大量的内存，或者在需要获取信号量时，或者需要执行阻塞式IO操作时，它会非常有用；如果不需要一个内核线程来推后执行工作，那么考虑使用tasklet；

创建推后的工作

可以通过DECLARE_WORK在编译时静态的创建work_struct结构实例并初始化：

 #define DECLARE_WORK(n, f)                        \
     struct work_struct n = __WORK_INITIALIZER(n, f)

 #define DECLARE_DELAYED_WORK(n, f)                    \
     struct delayed_work n = __DELAYED_WORK_INITIALIZER(n, f, )

 #define DECLARE_DEFERRABLE_WORK(n, f)                    \
     struct delayed_work n = __DELAYED_WORK_INITIALIZER(n, f, TIMER_DEFERRABLE)

或者在运行时动态的创建一个work_struct实例，然后使用下面函数进行初始化：

 #define INIT_WORK(_work, _func)                        \
     __INIT_WORK((_work), (_func), )

 #define INIT_WORK_ONSTACK(_work, _func)                    \
     __INIT_WORK((_work), (_func), )

 #define INIT_DELAYED_WORK(_work, _func)                    \
     __INIT_DELAYED_WORK(_work, _func, )

 #define INIT_DELAYED_WORK_ONSTACK(_work, _func)                \
     __INIT_DELAYED_WORK_ONSTACK(_work, _func, )

工作队列处理函数

工作队列处理函数的原型是：

 typedef void (*work_func_t)(struct work_struct *work);

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，并不持有任何锁；如果需要，函数可以睡眠；

需要注意的是，尽管操作处理函数运行在进程上下文，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；通常在发送系统调用时，内核会代表用户空间进程运行，也只有此时它才会映射用户空间的内存；

调度工作（缺省工作队列）

如果要把给定工作的处理交给缺省的工作线程，则需要调用：

 bool schedule_work(struct work_struct *work)

work马上会被调度，一旦其所在的处理器上的工作线程被唤醒，它就会被执行；

如果不希望马上被执行，而是希望它经过一段时间的延迟后才执行，则需要下面函数，可以在指定时间之后执行：

 bool schedule_delayed_work(struct delayed_work *dwork,unsigned long delay)

这时，dwork会在delay指定的始终节拍用完之后才会执行；

刷新操作

排入队列的工作会在工作者线程下一次被唤醒时执行；有时，在继续下一步工作之前，必须保证一些操作已经执行完毕了；这一点对模块来说就很重要，在卸载之前，它就有可能需要调用下面的函数；而在内核的其他部分，为了防止竞争条件的出现，也可能需要确保不再有待处理的工作；

为了，内核准备了用于刷新指定工作队列的函数：

 bool flush_work(struct work_struct *work);

 bool flush_delayed_work(struct delayed_work *dwork);

函数会一直等待，直到队列中的所有对象都被执行以后才返回；在等待所有待处理的工作执行的时候，该函数会进入休眠状态，所以只能在进程上下文中使用；

内核也提供了取消执行工作的函数：

 bool cancel_work(struct work_struct *work);
 bool cancel_work_sync(struct work_struct *work);

 bool cancel_delayed_work(struct delayed_work *dwork);
 bool cancel_delayed_work_sync(struct delayed_work *dwork);

创建新的工作队列

如果缺省队列不能满足需求，则应该创建一个新的工作队列和与之对应的工作者线程；由于这么做会在每个处理器上都创建一个工作者线程，所以只有在你明确了必须要靠自己一套线程来提高性能的情况下，再创建自己的队列；

创建一个新的任务队列和与之相关的工作者线程，需要使用下面函数，name参数用于该内核线程的命名；

 #define create_workqueue(name)                        \
     alloc_workqueue("%s", __WQ_LEGACY | WQ_MEM_RECLAIM, , (name))
 #define create_freezable_workqueue(name)                \
     alloc_workqueue("%s", __WQ_LEGACY | WQ_FREEZABLE | WQ_UNBOUND |    \
             WQ_MEM_RECLAIM, , (name))
 #define create_singlethread_workqueue(name)                \
     alloc_ordered_workqueue("%s", __WQ_LEGACY | WQ_MEM_RECLAIM, name)

这样就会在每个处理器上创建工作者线程，并准备好开始处理工作之前的准备工作；

创建一个工作的时候无须考虑工作队列的类型，在创建之后，可以调用下面的函数；这些函数与schedule_work()相似，唯一的区别是它们针对给定的工作队列而不是缺省的队列进行操作；

 bool queue_work(struct workqueue_struct *wq,
                   struct work_struct *work)

 bool queue_delayed_work(struct workqueue_struct *wq,
                       struct delayed_work *dwork,
                       unsigned long delay)

刷新指定的工作队列可以使用下面函数：

 void flush_workqueue(struct workqueue_struct *wq);

结束对工作队列的使用后，可以使用下面函数释放资源：

 void destroy_workqueue(struct workqueue_struct *wq);