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電子發燒友網>電子資料下載>嵌入式開發>linux kernel工作隊列及源碼解析

linux kernel工作隊列及源碼解析

2017-10-27 | rar | 0.3 MB | 次下載 | 1積分

資料介紹

1. 前言
  工作隊列(workqueue)的Linux內核中的定義的用來處理不是很緊急事件的回調方式處理方法。
  以下代碼的linux內核版本為2.6.19.2, 源代碼文件主要為kernel/workqueue.c.
  2. 數據結構
  /* include/linux/workqueue.h */
  // 工作節點結構
  struct work_struct {
  // 等待時間
  unsigned long pending;
  // 鏈表節點
  struct list_head entry;
  // workqueue回調函數
  void (*func)(void *);
  // 回調函數func的數據
  void *data;
  // 指向CPU相關數據, 一般指向struct cpu_workqueue_struct結構
  void *wq_data;
  // 定時器
  struct timer_list timer;
  };
  struct execute_work {
  struct work_struct work;
  };
  /* kernel/workqueue.c */
  /*
  * The per-CPU workqueue (if single thread, we always use the first
  * possible cpu)。
  *
  * The sequence counters are for flush_scheduled_work()。 It wants to wait
  * until all currently-scheduled works are completed, but it doesn‘t
  * want to be livelocked by new, incoming ones. So it waits until
  * remove_sequence is 》= the insert_sequence which pertained when
  * flush_scheduled_work() was called.
  */
  // 這個結構是針對每個CPU的
  struct cpu_workqueue_struct {
  // 結構鎖
  spinlock_t lock;
  // 下一個要執行的節點序號
  long remove_sequence; /* Least-recently added (next to run) */
  // 下一個要插入節點的序號
  long insert_sequence; /* Next to add */
  // 工作機構鏈表節點
  struct list_head worklist;
  // 要進行處理的等待隊列
  wait_queue_head_t more_work;
  // 處理完的等待隊列
  wait_queue_head_t work_done;
  // 工作隊列節點
  struct workqueue_struct *wq;
  // 進程指針
  struct task_struct *thread;
  int run_depth; /* Detect run_workqueue() recursion depth */
  } ____cacheline_aligned;
  /*
  * The externally visible workqueue abstraction is an array of
  * per-CPU workqueues:
  */
  // 工作隊列結構
  struct workqueue_struct {
  struct cpu_workqueue_struct *cpu_wq;
  const char *name;
  struct list_head list; /* Empty if single thread */
  };
  kernel/workqueue.c中定義了一個工作隊列鏈表, 所有工作隊列可以掛接到這個鏈表中:
  static LIST_HEAD(workqueues);
  3. 一些宏定義
  /* include/linux/workqueue.h */
  // 初始化工作隊列
  #define __WORK_INITIALIZER(n, f, d) {
  // 初始化list
  .entry = { &(n).entry, &(n).entry },
  // 回調函數
  .func = (f),
  // 回調函數參數
  .data = (d),
  // 初始化定時器
  .timer = TIMER_INITIALIZER(NULL, 0, 0),
  }
  // 聲明工作隊列并初始化
  #define DECLARE_WORK(n, f, d)
  struct work_struct n = __WORK_INITIALIZER(n, f, d)
  /*
  * initialize a work-struct’s func and data pointers:
  */
  // 重新定義工作結構參數
  #define PREPARE_WORK(_work, _func, _data)
  do {
  (_work)-》func = _func;
  (_work)-》data = _data;
  } while (0)
  /*
  * initialize all of a work-struct:
  */
  // 初始化工作結構, 和__WORK_INITIALIZER功能相同,不過__WORK_INITIALIZER用在
  // 參數初始化定義, 而該宏用在程序之中對工作結構賦值
  #define INIT_WORK(_work, _func, _data)
  do {
  INIT_LIST_HEAD(&(_work)-》entry);
  (_work)-》pending = 0;
  PREPARE_WORK((_work), (_func), (_data));
  init_timer(&(_work)-》timer);
  } while (0)
  4. 操作函數
  4.1 創建工作隊列
  一般的創建函數是create_workqueue, 但這其實只是一個宏:
  /* include/linux/workqueue.h */
  #define create_workqueue(name) __create_workqueue((name), 0)
  在workqueue的初始化函數中, 定義了一個針對內核中所有線程可用的事件工作隊列, 其他內核線程建立的事件工作結構就都掛接到該隊列:
  void init_workqueues(void)
  {
  。..
  keventd_wq = create_workqueue(“events”);
  。..
  }
  核心創建函數是__create_workqueue:
  struct workqueue_struct *__create_workqueue(const char *name,
  int singlethread)
  {
  int cpu, destroy = 0;
  struct workqueue_struct *wq;
  struct task_struct *p;
  // 分配工作隊列結構空間
  wq = kzalloc(sizeof(*wq), GFP_KERNEL);
  if (!wq)
  return NULL;
  // 為每個CPU分配單獨的工作隊列空間
  wq-》cpu_wq = alloc_percpu(struct cpu_workqueue_struct);
  if (!wq-》cpu_wq) {
  kfree(wq);
  return NULL;
  }
  wq-》name = name;
  mutex_lock(&workqueue_mutex);
  if (singlethread) {
  // 使用create_workqueue宏時該參數始終為0
  // 如果是單一線程模式, 在單線程中調用各個工作隊列
  // 建立一個的工作隊列內核線程
  INIT_LIST_HEAD(&wq-》list);
  // 建立工作隊列的線程
  p = create_workqueue_thread(wq, singlethread_cpu);
  if (!p)
  destroy = 1;
  else
  // 喚醒該線程
  wake_up_process(p);
  } else {
  // 鏈表模式, 將工作隊列添加到工作隊列鏈表
  list_add(&wq-》list, &workqueues);
  // 為每個CPU建立一個工作隊列線程
  for_each_online_cpu(cpu) {
  p = create_workqueue_thread(wq, cpu);
  if (p) {
  // 綁定CPU
  kthread_bind(p, cpu);
  // 喚醒線程
  wake_up_process(p);
  } else
  destroy = 1;
  }
  }
  mutex_unlock(&workqueue_mutex);
  /*
  * Was there any error during startup? If yes then clean up:
  */
  if (destroy) {
  // 建立線程失敗, 釋放工作隊列
  destroy_workqueue(wq);
  wq = NULL;
  }
  return wq;
  }
  EXPORT_SYMBOL_GPL(__create_workqueue);
  // 創建工作隊列線程
  static struct task_struct *create_workqueue_thread(struct workqueue_struct *wq,
  int cpu)
  {
  // 每個CPU的工作隊列
  struct cpu_workqueue_struct *cwq = per_cpu_ptr(wq-》cpu_wq, cpu);
  struct task_struct *p;
  spin_lock_init(&cwq-》lock);
  // 初始化
  cwq-》wq = wq;
  cwq-》thread = NULL;
  cwq-》insert_sequence = 0;
  cwq-》remove_sequence = 0;
  INIT_LIST_HEAD(&cwq-》worklist);
  // 初始化等待隊列more_work, 該隊列處理要執行的工作結構
  init_waitqueue_head(&cwq-》more_work);
  // 初始化等待隊列work_done, 該隊列處理執行完的工作結構
  init_waitqueue_head(&cwq-》work_done);
  // 建立內核線程work_thread
  if (is_single_threaded(wq))
  p = kthread_create(worker_thread, cwq, “%s”, wq-》name);
  else
  p = kthread_create(worker_thread, cwq, “%s/%d”, wq-》name, cpu);
  if (IS_ERR(p))
  return NULL;
  // 保存線程指針
  cwq-》thread = p;
  return p;
  }
  static int worker_thread(void *__cwq)
  {
  struct cpu_workqueue_struct *cwq = __cwq;
  // 聲明一個等待隊列
  DECLARE_WAITQUEUE(wait, current);
  // 信號
  struct k_sigaction sa;
  sigset_t blocked;
  current-》flags |= PF_NOFREEZE;
  // 降低進程優先級, 工作進程不是個很緊急的進程,不和其他進程搶占CPU,通常在系統空閑時運行
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