資料介紹
1. 前言
工作隊(duì)列(workqueue)的Linux內(nèi)核中的定義的用來處理不是很緊急事件的回調(diào)方式處理方法。
以下代碼的linux內(nèi)核版本為2.6.19.2, 源代碼文件主要為kernel/workqueue.c.
2. 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)
/* include/linux/workqueue.h */
// 工作節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)
struct work_struct {
// 等待時(shí)間
unsigned long pending;
// 鏈表節(jié)點(diǎn)
struct list_head entry;
// workqueue回調(diào)函數(shù)
void (*func)(void *);
// 回調(diào)函數(shù)func的數(shù)據(jù)
void *data;
// 指向CPU相關(guān)數(shù)據(jù), 一般指向struct cpu_workqueue_struct結(jié)構(gòu)
void *wq_data;
// 定時(shí)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(gè)結(jié)構(gòu)是針對(duì)每個(gè)CPU的
struct cpu_workqueue_struct {
// 結(jié)構(gòu)鎖
spinlock_t lock;
// 下一個(gè)要執(zhí)行的節(jié)點(diǎn)序號(hào)
long remove_sequence; /* Least-recently added (next to run) */
// 下一個(gè)要插入節(jié)點(diǎn)的序號(hào)
long insert_sequence; /* Next to add */
// 工作機(jī)構(gòu)鏈表節(jié)點(diǎn)
struct list_head worklist;
// 要進(jìn)行處理的等待隊(duì)列
wait_queue_head_t more_work;
// 處理完的等待隊(duì)列
wait_queue_head_t work_done;
// 工作隊(duì)列節(jié)點(diǎn)
struct workqueue_struct *wq;
// 進(jìn)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(duì)列結(jié)構(gòu)
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(gè)工作隊(duì)列鏈表, 所有工作隊(duì)列可以掛接到這個(gè)鏈表中:
static LIST_HEAD(workqueues);
3. 一些宏定義
/* include/linux/workqueue.h */
// 初始化工作隊(duì)列
#define __WORK_INITIALIZER(n, f, d) {
// 初始化list
.entry = { &(n).entry, &(n).entry },
// 回調(diào)函數(shù)
.func = (f),
// 回調(diào)函數(shù)參數(shù)
.data = (d),
// 初始化定時(shí)器
.timer = TIMER_INITIALIZER(NULL, 0, 0),
}
// 聲明工作隊(duì)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(jié)構(gòu)參數(shù)
#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(jié)構(gòu), 和__WORK_INITIALIZER功能相同,不過__WORK_INITIALIZER用在
// 參數(shù)初始化定義, 而該宏用在程序之中對(duì)工作結(jié)構(gòu)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(shù)
4.1 創(chuàng)建工作隊(duì)列
一般的創(chuàng)建函數(shù)是create_workqueue, 但這其實(shí)只是一個(gè)宏:
/* include/linux/workqueue.h */
#define create_workqueue(name) __create_workqueue((name), 0)
在workqueue的初始化函數(shù)中, 定義了一個(gè)針對(duì)內(nèi)核中所有線程可用的事件工作隊(duì)列, 其他內(nèi)核線程建立的事件工作結(jié)構(gòu)就都掛接到該隊(duì)列:
void init_workqueues(void)
{
。..
keventd_wq = create_workqueue(“events”);
。..
}
核心創(chuàng)建函數(shù)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(duì)列結(jié)構(gòu)空間
wq = kzalloc(sizeof(*wq), GFP_KERNEL);
if (!wq)
return NULL;
// 為每個(gè)CPU分配單獨(dú)的工作隊(duì)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(shí)該參數(shù)始終為0
// 如果是單一線程模式, 在單線程中調(diào)用各個(gè)工作隊(duì)列
// 建立一個(gè)的工作隊(duì)列內(nèi)核線程
INIT_LIST_HEAD(&wq-》list);
// 建立工作隊(duì)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(duì)列添加到工作隊(duì)列鏈表
list_add(&wq-》list, &workqueues);
// 為每個(gè)CPU建立一個(gè)工作隊(duì)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(duì)列
destroy_workqueue(wq);
wq = NULL;
}
return wq;
}
EXPORT_SYMBOL_GPL(__create_workqueue);
// 創(chuàng)建工作隊(duì)列線程
static struct task_struct *create_workqueue_thread(struct workqueue_struct *wq,
int cpu)
{
// 每個(gè)CPU的工作隊(duì)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(duì)列more_work, 該隊(duì)列處理要執(zhí)行的工作結(jié)構(gòu)
init_waitqueue_head(&cwq-》more_work);
// 初始化等待隊(duì)列work_done, 該隊(duì)列處理執(zhí)行完的工作結(jié)構(gòu)
init_waitqueue_head(&cwq-》work_done);
// 建立內(nèi)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(gè)等待隊(duì)列
DECLARE_WAITQUEUE(wait, current);
// 信號(hào)
struct k_sigaction sa;
sigset_t blocked;
current-》flags |= PF_NOFREEZE;
// 降低進(jìn)程優(yōu)先級(jí), 工作進(jìn)程不是個(gè)很緊急的進(jìn)程,不和其他進(jìn)程搶占CPU,通常在系統(tǒng)空閑時(shí)運(yùn)行
工作隊(duì)列(workqueue)的Linux內(nèi)核中的定義的用來處理不是很緊急事件的回調(diào)方式處理方法。
以下代碼的linux內(nèi)核版本為2.6.19.2, 源代碼文件主要為kernel/workqueue.c.
2. 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)
/* include/linux/workqueue.h */
// 工作節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)
struct work_struct {
// 等待時(shí)間
unsigned long pending;
// 鏈表節(jié)點(diǎn)
struct list_head entry;
// workqueue回調(diào)函數(shù)
void (*func)(void *);
// 回調(diào)函數(shù)func的數(shù)據(jù)
void *data;
// 指向CPU相關(guān)數(shù)據(jù), 一般指向struct cpu_workqueue_struct結(jié)構(gòu)
void *wq_data;
// 定時(shí)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(gè)結(jié)構(gòu)是針對(duì)每個(gè)CPU的
struct cpu_workqueue_struct {
// 結(jié)構(gòu)鎖
spinlock_t lock;
// 下一個(gè)要執(zhí)行的節(jié)點(diǎn)序號(hào)
long remove_sequence; /* Least-recently added (next to run) */
// 下一個(gè)要插入節(jié)點(diǎn)的序號(hào)
long insert_sequence; /* Next to add */
// 工作機(jī)構(gòu)鏈表節(jié)點(diǎn)
struct list_head worklist;
// 要進(jìn)行處理的等待隊(duì)列
wait_queue_head_t more_work;
// 處理完的等待隊(duì)列
wait_queue_head_t work_done;
// 工作隊(duì)列節(jié)點(diǎn)
struct workqueue_struct *wq;
// 進(jìn)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(duì)列結(jié)構(gòu)
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(gè)工作隊(duì)列鏈表, 所有工作隊(duì)列可以掛接到這個(gè)鏈表中:
static LIST_HEAD(workqueues);
3. 一些宏定義
/* include/linux/workqueue.h */
// 初始化工作隊(duì)列
#define __WORK_INITIALIZER(n, f, d) {
// 初始化list
.entry = { &(n).entry, &(n).entry },
// 回調(diào)函數(shù)
.func = (f),
// 回調(diào)函數(shù)參數(shù)
.data = (d),
// 初始化定時(shí)器
.timer = TIMER_INITIALIZER(NULL, 0, 0),
}
// 聲明工作隊(duì)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(jié)構(gòu)參數(shù)
#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(jié)構(gòu), 和__WORK_INITIALIZER功能相同,不過__WORK_INITIALIZER用在
// 參數(shù)初始化定義, 而該宏用在程序之中對(duì)工作結(jié)構(gòu)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(shù)
4.1 創(chuàng)建工作隊(duì)列
一般的創(chuàng)建函數(shù)是create_workqueue, 但這其實(shí)只是一個(gè)宏:
/* include/linux/workqueue.h */
#define create_workqueue(name) __create_workqueue((name), 0)
在workqueue的初始化函數(shù)中, 定義了一個(gè)針對(duì)內(nèi)核中所有線程可用的事件工作隊(duì)列, 其他內(nèi)核線程建立的事件工作結(jié)構(gòu)就都掛接到該隊(duì)列:
void init_workqueues(void)
{
。..
keventd_wq = create_workqueue(“events”);
。..
}
核心創(chuàng)建函數(shù)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(duì)列結(jié)構(gòu)空間
wq = kzalloc(sizeof(*wq), GFP_KERNEL);
if (!wq)
return NULL;
// 為每個(gè)CPU分配單獨(dú)的工作隊(duì)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(shí)該參數(shù)始終為0
// 如果是單一線程模式, 在單線程中調(diào)用各個(gè)工作隊(duì)列
// 建立一個(gè)的工作隊(duì)列內(nèi)核線程
INIT_LIST_HEAD(&wq-》list);
// 建立工作隊(duì)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(duì)列添加到工作隊(duì)列鏈表
list_add(&wq-》list, &workqueues);
// 為每個(gè)CPU建立一個(gè)工作隊(duì)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(duì)列
destroy_workqueue(wq);
wq = NULL;
}
return wq;
}
EXPORT_SYMBOL_GPL(__create_workqueue);
// 創(chuàng)建工作隊(duì)列線程
static struct task_struct *create_workqueue_thread(struct workqueue_struct *wq,
int cpu)
{
// 每個(gè)CPU的工作隊(duì)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(duì)列more_work, 該隊(duì)列處理要執(zhí)行的工作結(jié)構(gòu)
init_waitqueue_head(&cwq-》more_work);
// 初始化等待隊(duì)列work_done, 該隊(duì)列處理執(zhí)行完的工作結(jié)構(gòu)
init_waitqueue_head(&cwq-》work_done);
// 建立內(nèi)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(gè)等待隊(duì)列
DECLARE_WAITQUEUE(wait, current);
// 信號(hào)
struct k_sigaction sa;
sigset_t blocked;
current-》flags |= PF_NOFREEZE;
// 降低進(jìn)程優(yōu)先級(jí), 工作進(jìn)程不是個(gè)很緊急的進(jìn)程,不和其他進(jìn)程搶占CPU,通常在系統(tǒng)空閑時(shí)運(yùn)行
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