2. 等待队列
进程(也就是正在运行的程序)可以转入休眠状态以等待某个特定事件,当该事件发生时这些进程能够被再次唤醒。内核实现这一功能的技术要点是把等待队列(wait queue)和每一个事件联系起来。需要等待事件的进程在转入休眠状态后插入到队列中。当事件发生之后,内核遍历相应队列,唤醒休眠的任务让它投入运行状态。任务负责将自己从等待队列中清除。
等待队列的功能强大得令人吃惊,它们被广泛应用于整个内核中。更重要的是,实现等待队列的代码量并不大。
等待队列,我对他的简单解释就是,他是一个循环链表,每个节点中包含了一个指向等待进程task_struct的指针。等待队列需要一个等待队列头,作为等待队列的起始点。所以我们现来看看等待队列头,其定义在/include/linux/wait.h中:
struct __wait_queue_head {
spinlock_t lock;
struct list_head task_list;
};
typedef struct __wait_queue_head wait_queue_head_t;
有两个数据字段:
lock:防止双向链表被同时访问,所以要使用锁。
task_list:双向链表。
然后再来看等待队列如何被定义的:
typedef struct __wait_queue wait_queue_t;
struct __wait_queue {
unsigned int flags;
#define WQ_FLAG_EXCLUSIVE 0x01
void *private;
wait_queue_func_t func;
struct list_head task_list;
};
flags:置1或0,1表示互斥进程由内核有选择地唤醒,0表示非互斥进程总是由内核在事件发生时唤醒。
private:此字段以前为struct task_struct * task,现在改为void *型,但其作用不变,指向一个等待进程。
func:指向一个函数地址,被用来指定一个在等待队列的睡眠进程如何被唤醒。
task_list:双向链表。
接着就是他们各自的定义以及初始化:
等待队列头:
1、struct wait_queue_head_t q_head;//定义
init_waitqueue_head(&q_head);//初始化
//init_waitqueue_head(my_queue);代码如下:
void init_waitqueue_head(wait_queue_head_t *q)
{
spin_lock_init(&q->lock);
INIT_LIST_HEAD(&q->task_list);
}
2、快速定义并初始化(静态地):
DECLARE_WAIT_QUEUE_HEAD(name);
源码如下:
#define DECLARE_WAIT_QUEUE_HEAD(name) \
wait_queue_head_t name = __WAIT_QUEUE_HEAD_INITIALIZER(name)
#define __WAIT_QUEUE_HEAD_INITIALIZER(name) {\
.lock = __SPIN_LOCK_UNLOCKED(name.lock), \
.task_list= { &(name).task_list, &(name).task_list } }
等待队列:
静态地定义并初始化: DECLARE_WAITQUEUE(name, tsk)
#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 } }
定义和初始化之后就是对他的基本操作了:
一、添加等待队列:add_wait_queue();
//linux/kernel/wait.c
static inline void __add_wait_queue(wait_queue_head_t *head, wait_queue_t *new)
{
list_add(&new->task_list, &head->task_list);
}
void fastcall 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);
}
解释:add_wait_queue()将非互斥进程添加到等待队列头所指的等待队列中,若想添加互斥进程则使用
void fastcall add_wait_queue_exclusive(wait_queue_head_t *q,
wait_queue_t *wait),此函数将wait->flags置为1
(源码为:wait->flags|=WQ_FLAG_WXCLUSIVE;)
二、移除等待队列: remove_wait_queue();//linux/kernel/wait.c
void fastcall remove_wait_queue(wait_queue_head_t *q, wait_queue_t *wait)
{
unsigned long flags;
spin_lock_irqsave(&q->lock, flags);
__remove_wait_queue(q, wait);
spin_unlock_irqrestore(&q->lock, flags);
}
static inline void __remove_wait_queue(wait_queue_head_t *head, wait_queue_t *old)
{
list_del(&old->task_list);
}
以上操作只是描述了等待队列本身的一些操作,并非是利用他来实现
管理任务的。