tasklet、wait_queue、completion、work_queue用法总结

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对于内核中常用的中断处理机制做一些总结，方便在合适的时候采用合适的机制。

tasklet 和 work_queue 是延期执行工作的机制，实现基于软中断；completion的实现基于wait_queue。

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tasklet

小进程，主要用于执行一些小任务，对这些任务使用全功能进程比较浪费。也称为中断下半部，在处理软中断时执行。

definition:

struct tasklet_struct
{
        struct tasklet_struct *next;
        unsigned long state;
        atomic_t count;
        void (*func)(unsigned long);
        unsigned long data;
};

相关定义：

#define DECLARE_TASKLET(name, func, data) struct tasklet_struct name = { NULL, 0, ATOMIC_INIT(0), func, data }

#define DECLARE_TASKLET_DISABLED(name, func, data) struct tasklet_struct name = { NULL, 0, ATOMIC_INIT(1), func, data }


enum
{
        TASKLET_STATE_SCHED,    /* Tasklet is scheduled for execution */
        TASKLET_STATE_RUN       /* Tasklet is running (SMP only) */
};

初始化及销毁tasklet的方法：

void tasklet_init(struct tasklet_struct *t,
                  void (*func)(unsigned long), unsigned long data)
{
        t->next = NULL;
        t->state = 0;
        atomic_set(&t->count, 0);
        t->func = func;
        t->data = data;
}

void tasklet_kill(struct tasklet_struct *t)
{
        if (in_interrupt())
                printk("Attempt to kill tasklet from interrupt\n");

        while (test_and_set_bit(TASKLET_STATE_SCHED, &t->state)) {
                do {
                        yield();
                } while (test_bit(TASKLET_STATE_SCHED, &t->state));
        }
        tasklet_unlock_wait(t);
        clear_bit(TASKLET_STATE_SCHED, &t->state);
}

调度tasklet的方法：

static inline void tasklet_schedule(struct tasklet_struct *t)
{
        if (!test_and_set_bit(TASKLET_STATE_SCHED, &t->state))
                __tasklet_schedule(t);
}

void __tasklet_schedule(struct tasklet_struct *t)
{
        unsigned long flags;

        local_irq_save(flags);
        t->next = NULL;
        *__this_cpu_read(tasklet_vec.tail) = t;
        __this_cpu_write(tasklet_vec.tail, &(t->next));
        raise_softirq_irqoff(TASKLET_SOFTIRQ);
        local_irq_restore(flags);
}

使用方法：
tasklet_init->tasklet_schedule

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wait_queue

用于使进程等待某一事件的发生，无须频繁轮讯，进程在等待期间睡眠，在事件发生时由内核自动唤醒。

用法1（add_wait_queue 和 wake_up组合）：
当nand控制器被一个进程使用时，其余进程被放入等待队列；待第一个进程使用结束后，调用wake_up唤醒等待队列，下一个进程获得nand控制器的使用权。

#define DECLARE_WAITQUEUE(name, tsk)                                            wait_queue_t name = __WAITQUEUE_INITIALIZER(name, tsk)


#define __WAITQUEUE_INITIALIZER(name, tsk) {                                    .private        = tsk,                                                  .func           = default_wake_function,                                .task_list      = { NULL, NULL } }
        
void add_wait_queue(wait_queue_head_t *q, wait_queue_t *wait)
{
        unsigned long flags;

        wait->flags &= ~WQ_FLAG_EXCLUSIVE;
        spin_lock_irqsave(&q->lock, flags);
        __add_wait_queue(q, wait);
        spin_unlock_irqrestore(&q->lock, flags);
}

<nand_base.c>
static int nand_test_get_device(struct mtd_info *mtd, int new_state)
{
        struct nand_chip *chip = mtd->priv;
        spinlock_t *lock = &chip->controller->lock;
        wait_queue_head_t *wq = &chip->controller->wq;
        DECLARE_WAITQUEUE(wait, current);
retry:
        spin_lock(lock);

        /* Hardware controller shared among independent devices */
        if (!chip->controller->active)
                chip->controller->active = chip;

        if (chip->controller->active == chip && chip->state == FL_READY) {
                chip->state = new_state;
                spin_unlock(lock);
                return 0;
        }    
        if (new_state == FL_PM_SUSPENDED) {
                if (chip->controller->active->state == FL_PM_SUSPENDED) {
                        chip->state = FL_PM_SUSPENDED;
                        spin_unlock(lock);
                        return 0;
                }    
        }    
        set_current_state(TASK_UNINTERRUPTIBLE);
        add_wait_queue(wq, &wait);
        spin_unlock(lock);
        schedule();
        remove_wait_queue(wq, &wait);
        goto retry;
}

static void nand_test_release_device(struct mtd_info *mtd)
{
        struct nand_chip *chip = mtd->priv;

        /* Release the controller and the chip */
        spin_lock(&chip->controller->lock);
        chip->controller->active = NULL;
        chip->state = FL_READY;
        wake_up(&chip->controller->wq);
        spin_unlock(&chip->controller->lock);
}

方法2(prepare_to_wait 和 wake_up组合)，可作为实现阻塞的方式：

#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)

autoremove_wake_function会调用default_wake_function，然后将所属等待队列成员从等待队列中删除。

void
prepare_to_wait(wait_queue_head_t *q, wait_queue_t *wait, int state)
{
        unsigned long flags;

        wait->flags &= ~WQ_FLAG_EXCLUSIVE;
        spin_lock_irqsave(&q->lock, flags);
        if (list_empty(&wait->task_list))
                __add_wait_queue(q, wait);
        set_current_state(state);
        spin_unlock_irqrestore(&q->lock, flags);
}

static long do_CustomEvent_wait(long eventNum)                                                
{
        struct CustomEvent *tmp = NULL;                                                       
        struct CustomEvent *prev = NULL;                                                      

        pr_info("Enten into %s, the eventNum is %d\n", __func__, eventNum);                   
        if((tmp = FindEventNum(eventNum, &prev)) != NULL) {                                   
                DEFINE_WAIT(wait);                                                            
                prepare_to_wait(tmp->p, &wait, TASK_INTERRUPTIBLE);                           

                schedule();                                                                   
                finish_wait(tmp->p, &wait);                                                   
                return eventNum;
        }
        return -1;
}

static long do_CustomEvent_signal(long eventNum)
{
        struct CustomEvent *tmp = NULL;
        struct CustomEvent *prev = NULL;

        pr_info("Enten into %s, the eventNum is %d\n", __func__, eventNum);
        if(!(tmp = FindEventNum(eventNum, &prev)))
                return 0;

        wake_up(tmp->p);
        return 1;
}

第三种方法(wait_event 和 wake_up组合)：
该方法首先将进程的状态设为 TASK_UNINTERRUPTIBLE， 之后判断条件是否满足；条件不满足时，通过schedule()将该进程从runqueue队列中移除，该进程进入睡眠状态；只有当某进程调用wake_up才能再次唤醒该进程；进程被唤醒后，再次将该进程的状态置为TASK_UNINTERRUPTIBLE，然后判断条件是否满足。条件满足时结束循环，由finish_wait将进程的状态设置为TASK_RUNNING，并从等待队列的链表中移除相应项。

#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 (0)

#define wait_event(wq, condition)                                       do {                                                                            if (condition)                                                                  break;                                                          __wait_event(wq, condition);                                    } while (0)

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completion:
基于等待队列，内核利用该机制等待某一操作结束。由于和wait_queue用法类似，不再详细描述。
completion的操作接口：
init_completion()封装了init_waitqueue_head()接口；
wait_for_completion()封装了wait_for_common()接口；
complete()封装了__wake_up_common()接口。

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work_queue:

由于在中断中不能进行阻塞型操作，而有时候需要在中断时读取某些内存单元或寄存器的值，此时可以考虑利用工作队列来实现。

工作队列的定义：

工作队列是将操作延期的一种手段。因为他们是通过守护进程在用户上下文执行，函数可以睡眠任意长的时间，这与内核无关。替换了之前的kevented机制。

 
工作队列的使用：

使用工作队列，主要有以下三个步骤：

1 实现工作任务处理函数

2 创建并初始化工作任务

3 将工作任务添加到某工作队列中，等待系统调度

<kernel/workqueue.c>

int schedule_work(struct work_struct *work)

int schedule_delayed_work(struct work_struct *dwork, unsigned long delay)

1 定义工作任务处理函数：

static void func(struct work_struct *work)
{
......
} 

2 创建并初始化工作任务

可采用两种方式创建并初始化工作任务：

1) 先创建工作任务，后绑定处理函数：
 

struct work_struct xxx_wq;//创建工作任务

在模块初始化的时候：

INIT_WORK(&xxx_wq,func);//初始化工作任务，工作任务需要执行的是函数func

 
2)  创建工作任务的同时初始化：
 

DECLARE_WORK(xxx_wq, func); 

3 在中断处理函数中将工作任务添加到工作队列，等待系统调度

static inline bool queue_work(struct workqueue_struct *wq, struct work_struct *work)
{
        return queue_work_on(WORK_CPU_UNBOUND, wq, work);
}

用于将某工作任务添加到某工作队列

内核创建了一个标准的工作队列events，内核的各个部分若无必要创建独立的工作队列，可直接使用该工作队列。

static inline bool schedule_work(struct work_struct *work)//将工作任务xxx_wq添加到标准工作队列events中，中断处理完成之后可以立即执行func
{
        return queue_work(system_wq, work);
}

tasklet、wait_queue、completion、work_queue用法总结

标签：kernel   tasklet   work_queue   wait_queue   completion   

原文地址：http://blog.csdn.net/tmkeepgood/article/details/40895619