struct completion---完成量同步机制学习

一、定义：

linux/include/linux/completion.h

struct  {
        unsigned int ;
         ;
};

二、作用：

虽然信号量可以用于实现同步，但往往可能会出现一些不好的结果。例如：当进程A分配了一个临时信号量变量，把它初始化为关闭的MUTEX，并把其地址传递给进程B,然后在A之上调用down()，进程A打算一旦被唤醒就撤销给信号量。随后，运行在不同CPU上的进程B在同一个信号量上调用up()。然而，up()和down()的目前实现还允许这两个函数在同一个信号量上并发。因此，进程A可以被唤醒并撤销临时信号量，而进程B还在运行up()函数。结果up()可能试图访问一个不存在的数据结构。这样就会出现错误。为了防止发生这种错误就专门设计了completion机制专门用于同步。

三、个字段详解：

1、unsigned int done;

指示等待的事件是否完成。初始化时为0。如果为0，则表示等待的事件未完成。大于0表示等待的事件已经完成。

2、wait_queue_head_t wait;

存放等待该事件完成的进程队列。

四、操作：

1、定义和初始化：

(1)

struct completion completion;

init_completion(&completion);

直接定义并调用init_completion()初始化。init_completion()会将done字段初始化为0，wait字段的自旋锁为未锁，等待队列为空。这说明调用该完成量的进程必须等待某事件完成(即另外一进程必须先调用completiom()唤醒该完成量)。

(2)

DECLARE_COMPLETION(completion);

直接定义并初始化completion完成量，效果等同于以上定义方式。

2、等待完成量：

(1)wait_for_completion()函数，/linux/kernel/sched.c

void   completion(struct completion *)
{
        ();

        (&->.);
        if (!->) {
                (, current);

                . |= ;
                (&->, &);
                do {
                        __set_current_state();
                        (&->.);
                        ();
                        (&->.);
                } while (!->);
                (&->, &);
        }
        ->--;
        (&->.);
}

该函数相当于信号量中的down()操作。不过在操作中对使用其自身的自旋锁。如果done为0，则说明等待的事件没有完成，则调用DECLARE_WAITQUEUE()定义等待队列wait并将当前进程添加进等待队列wait。然后将wait添加进该完成量的等待队列的末尾，进入循环。设置当前进程为不可中断状态(TASK_UNINTERRUPTIBLE)，释放自旋锁并让当前进程进入睡眠状态。一旦进程被调度唤醒据又获得自旋锁并查看等待的事件是否完成。如果完成(大于0)，则从完成量的等待队列中删除等待的进程，并自减done ,释放自旋锁，从等待状态返回继续运行。否则继续睡眠。如果done于大0，则说明等待的事件已经完成，则自减done，直接返回。

(2)wait_for_completion_timeout()函数，/linux/kernel/sched.c

unsigned long  
completion_timeout(struct completion *, unsigned long )
{
        ();

        (&->.);
        if (!->) {
                (, current);

                . |= ;
                (&->, &);
                do {
                        __set_current_state();
                        (&->.);
                         = ();
                        (&->.);
                        if (!) {
                                (&->, &);
                                goto ;
                        }
                } while (!->);
                (&->, &);
        }
        ->--;
:
        (&->.);
        return ;
}

也是等待完成量。与wait_for_completion()最大的区别是它等待超时的情况下返回。也就是说如果经过给定的时间该完成量还没有被唤醒，就直接返回。这样最大的好处是经过一定的时间该进程已经不需要等待某事件，那么就可以直接被唤醒继续执行。

(3)wait_for_completion_interruptible()函数，/linux/kernel/sched.c

int   completion_interruptible(struct completion *)
{
        int  = 0;

        ();

        (&->.);
        if (!->) {
                (, current);

                . |= ;
                (&->, &);
                do {
                        if ((current)) {
                                 = -;
                                (&->, &);
                                goto ;
                        }
                        __set_current_state();
                        (&->.);
                        ();
                        (&->.);
                } while (!->);
                (&->, &);
        }
        ->--;
:
        (&->.);

        return ;
}

可见这中等待完成量的方式是可以被信号打断的。如果当前进程收到 如果收到TIF_SIGPENDING信号，则等待该完成量的进程会被从等待队列中删除，并返回ERESTARTSYS。

(4)wait_for_completion_interruptible_timeout()函数，/linux/kernel/sched.c

unsigned long  
(struct  *,
                                          unsigned long )
{
        ();

        (&->.);
        if (!->) {
                (, current);

                . |= ;
                (&->, &);
                do {
                        if ((current)) {
                                 = -;
                                (&->, &);
                                goto ;
                        }
                        __set_current_state();
                        (&->.);
                         = ();
                        (&->.);
                        if (!) {
                                (&->, &);
                                goto ;
                        }
                } while (!->);
                (&->, &);
        }
        ->--;
:
        (&->.);
        return ;
}

可中断的并且可超时返回的等待完成量。
3、唤醒完成量：
(1)completion()函数：/linux/kernel/sched.c

void  (struct  *)
{
        unsigned long ;

        (&->., );
        ->++;
        (&->,  | ,
                         1, 0, );
        (&->., );

用于唤醒一个等待该完成量的进程。
(2)completion_all()函数：/linux/kernel/sched.c

void  (struct  *)
{
        unsigned long ;

        (&->., );
        -> += /2;
        (&->,  | ,
                         0, 0, );
        (&->., );

唤醒所有等待给完成量的进程。