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
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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