驱动-并发管理工作队列-优快云博客

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提示：中断终篇中断队列中的并发管理工作队列

文章目录

前言
一、参考资料
二、源码驱动程序
三、alloc_workqueue与create_workqueue的比较与使用
四、最佳实践
总结

前言

假设已经了解了共享工作队列，自定义工作队列，突然有个知识点并发管理工作队列。从字眼上看就是并发处理相关的知识点吧。

个人理解：当我们熟悉这个知识点后，在实际应用上面和自定义工作队列就是api 上面创建不一样而已。核心还是在于这样创建并发管理工作队列的意义、内核处理方式需要熟悉。

并发管理工作队列，字面上讲其实是一种队列的类型，和自定义工作队列一样定义，创建方式不一样而已。

一、参考资料

Linux kernel workqueue机制分析
 并发管理的工作队列 (cmwq)
Linux 内核中的工作队列：alloc_ordered_workqueue

讲解并发管理工作队列概念性内容还是需要自己去理解，参考资料可以多看看，自己理解下。实际上如前言所讲：和自定义队列就是创建时候api 方法不一样而已，但是对应的内核机制完全不一样。

二、源码驱动程序

源码驱动程序如下，测试验证：

#include <linux/module.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/interrupt.h>
#include <linux/gpio.h>
#include <linux/delay.h>
#include <linux/workqueue.h>

int irq;
struct workqueue_struct *test_workqueue;
struct work_struct test_workqueue_work;

// 工作项处理函数
void test_work(struct work_struct *work)
{
  msleep(1000);
  printk("This is test_work\n");
}

// 中断处理函数
irqreturn_t test_interrupt(int irq, void *args)
{
  printk("This is test_interrupt\n");
  queue_work(test_workqueue, &test_workqueue_work); // 提交工作项到工作队列
  return IRQ_RETVAL(IRQ_HANDLED);
}

static int interrupt_irq_init(void)
{
  int ret;
  irq = gpio_to_irq(101); // 将GPIO映射为中断号
  printk("irq is %d\n", irq);

  // 请求中断
  ret = request_irq(irq, test_interrupt, IRQF_TRIGGER_RISING, "test", NULL);
  if (ret < 0)
  {
    printk("request_irq is error\n");
    return -1;
  }
  // 用于创建和分配一个工作队列
  test_workqueue = alloc_workqueue("test_workqueue", WQ_UNBOUND, 0);
  INIT_WORK(&test_workqueue_work, test_work); // 初始化工作项

  return 0;
}

static void interrupt_irq_exit(void)
{
  free_irq(irq, NULL);                    // 释放中断
  cancel_work_sync(&test_workqueue_work); // 取消工作项
  flush_workqueue(test_workqueue);        // 刷新工作队列
  destroy_workqueue(test_workqueue);      // 销毁工作队列
  printk("bye bye\n");
}

module_init(interrupt_irq_init);
module_exit(interrupt_irq_exit);

MODULE_LICENSE("GPL");
MODULE_AUTHOR("fangchen");

实验结果如下：

在这里插入图片描述

三、alloc_workqueue与create_workqueue的比较与使用

在Linux内核驱动开发中，alloc_workqueue()和create_workqueue()都是用于创建工作队列的函数，但它们有一些重要区别。

函数对比

特性	alloc_workqueue()	create_workqueue()
引入版本	2.6.36+	2.6.12+
功能	更灵活，支持多种标志	较简单
并发控制	支持精细控制	固定并发
推荐使用	新代码推荐	旧代码兼容
内存回收支持	明确通过WQ_MEM_RECLAIM标志	自动支持
CPU绑定	可通过WQ_UNBOUND控制	默认绑定

alloc_workqueue() 详解

函数原型

struct workqueue_struct *alloc_workqueue(const char *fmt, unsigned int flags, int max_active);

常用标志组合

// 标准工作队列（可睡眠，内存可回收）
alloc_workqueue("name", WQ_MEM_RECLAIM, max_active);

// 高优先级工作队列
alloc_workqueue("name", WQ_MEM_RECLAIM | WQ_HIGHPRI, max_active);

// 非绑定CPU的工作队列（适合CPU密集型任务）
alloc_workqueue("name", WQ_UNBOUND | WQ_MEM_RECLAIM, max_active);

标志说明

WQ_MEM_RECLAIM: 内存紧张时可回收
WQ_HIGHPRI: 高优先级工作队列
WQ_UNBOUND: 不绑定到特定CPU
WQ_FREEZABLE: 可被系统冻结
WQ_CPU_INTENSIVE: CPU密集型任务

create_workqueue() 详解

函数原型

struct workqueue_struct *create_workqueue(const char *name);

等效的alloc_workqueue表示

// create_workqueue("name") 等效于:
alloc_workqueue("name", WQ_MEM_RECLAIM, 1);

使用示例- alloc_workqueue - create_workqueue

#include <linux/workqueue.h>

struct workqueue_struct *wq;
struct work_struct work;

void work_handler(struct work_struct *work) {
    printk(KERN_INFO "Work handler executing\n");
}

static int __init my_init(void) {
    // 创建最大并发数为4的工作队列
    wq = alloc_workqueue("my_wq", WQ_MEM_RECLAIM | WQ_UNBOUND, 4);
    if (!wq)
        return -ENOMEM;
    
    INIT_WORK(&work, work_handler);
    queue_work(wq, &work);
    
    return 0;
}

static void __exit my_exit(void) {
    flush_workqueue(wq);    // 等待所有工作完成
    destroy_workqueue(wq);  // 销毁工作队列
}








#include <linux/workqueue.h>

struct workqueue_struct *wq;
struct work_struct work;

void work_handler(struct work_struct *work) {
    printk(KERN_INFO "Work handler executing\n");
}

static int __init my_init(void) {
    wq = create_workqueue("my_old_wq");
    if (!wq)
        return -ENOMEM;
    
    INIT_WORK(&work, work_handler);
    queue_work(wq, &work);
    
    return 0;
}

static void __exit my_exit(void) {
    flush_workqueue(wq);
    destroy_workqueue(wq);
}

如何选择-创建中断队列

新代码：总是使用alloc_workqueue()，它提供更多控制和灵活性
维护旧代码：如果已有代码使用create_workqueue()，可以保持不动
特殊需求：需要CPU绑定：使用alloc_workqueue()不带WQ_UNBOUND；需要高优先级：使用WQ_HIGHPRI标志；需要精细并发控制：使用alloc_workqueue()的max_active参数