内核工作队列

内核工作队列

定时器、下半部 tasklet，它们都是在中断上下文中执行，它们无法休眠。当要处理更复杂的事情时，往往更耗时。这些更耗时的工作放在定时器或是下半部中，会使得系统很卡；并且循环等待某件事情完成也太浪费CPU 资源了。

如果使用线程来处理这些耗时的工作，那就可以解决系统卡顿的问题：因为线程可以休眠。

在内核中，我们并不需要自己去创建线程，可以使用“工作队列 ”(workqueue)。内核初始化工作队列是，就为它创建了内核线程。以后我们要使用“工作队列”，只需要把“工作”放入“工作队列中”，对应的内核线程就会取出“工作”，执行里面的函数。

工作队列的应用场合：要做的事情比较耗时，甚至可能需要休眠，那么可以使用工作队列。

缺点：多个工作(函数)是在某个内核线程中依序执行的，前面函数执行很慢，就会影响到后面的函数。

在多CPU 的系统下，一个工作队列可以有多个内核线程，可以一定程度上缓解这个问题
下图是应用程序休眠和唤醒的过程

内核线程也类似的：

内核函数

内核线程、工作队列(workqueue)都由内核创建了，我们只是使用。使用的核心是一个 work_struct 结构体，定义如下：

struct work_struct {
   
   
	atomic_long_t data;
	struct list_head entry;
	work_func_t func;
#ifdef CONFIG_LOCKDEP
	struct lockdep_map lockdep_map;
#endif
};
 
 
typedef void (*work_func_t)(struct work_struct *work);

使用队列时，步骤如下：
第一步：构造一个 work_struct 结构体，里面有函数；
第二步：把这个 work_struct 结构体放入工作队列，内核线程就会运行 work 中的函数。

1. 定义 work

参考内核头文件 include\linux\workqueue.h

#define DECLARE_WORK(n, f)						\
	struct work_struct n = __WORK_INITIALIZER(n, f)
 
#define DECLARE_DELAYED_WORK(n, f)					\
	struct delayed_work n = __DELAYED_WORK_INITIALIZER(n, f, 0)

• 第1个宏是用来定义一个 work_struct 结构体，要指定它的函数。
• 第2个宏用来定义一个 delayed_work 结构体，也要指定它的函数。所以 delayed ，意思就是说要让它运行时，可以指定：某段时间之后再执行。

如果要在代码中初始化 work_struct 结构体，可以使用下面的宏：

#define INIT_WORK(_work, _func)						\
	__INIT_WORK((_work), (_func), 0)

2. 使用work：schedule_work

调用 schedule_work 时，就会把 work_struct 结构体放入队列中，并唤醒对应的内核线程。内核线程就会从队列里把 work_struct 结构体取出来，执行里面的函数。

/**
 * schedule_work - put work task in global workqueue
 * @work: job to be done
 *
 * Returns %false if @work was already on the kernel-global workqueue and
 * %true otherwise.
 *
 * This puts a job in the kernel-global workqueue if it was not already
 * queued and leaves it in the same position on the kernel-global
 * workqueue otherwise.
 */
static inline bool schedule_work(struct work_struct *work)
{
   
   
	return queue_work(system_wq, work);
}

3 其他函数

序号	函数	说明
1	create_workqueue	在 Linux 系统中已经有了现成的 system_wq 等工作队列，你当然也可以自己调用 create_workqueue 创建工作队列，对于 SMP 系统，这个工作队列会有多个内核线程与它对应，创建工作队列时，内核会帮这个工作队列创建多个内核线程
2	create_singlethread_workqueue	如果想只有一个内核线程与工作队列对应，可以用本函数创建工作队列，创建工作队列时，内核会帮这个工作队列创建一个内核线程
3	destroy_workqueue	销毁工作队列
4	schedule_work	调度执行一个具体的 work，执行的 work 将会被挂入 Linux 系统提供的工作队列
5	schedule_delayed_work	延迟一定时间去执行一个具体的任务，功能与 schedule_work 类似，多了一个延迟时间
6	queue_work	跟 schedule_work 类似，schedule_work 是 在系统默认的工 作队列上执行一 个work，queue_work 需要自己指定工作队列
7	queue_delayed_work	跟 schedule_delayed_work 类似，schedule_delayed_work 是在系统默认的工作队列上执行一个 work，queue_delayed_work 需要自己指定工作队列
8	flush_work	等待一个 work 执行完毕，如果这个 work 已经被放入队列，那么本函数等它执行完毕，并且返回 true；如果这个work 已经执行完华才调用本函数，那么直接返回false
9	flush_delayed_work	等待一个 delayed_work 执行完毕，如果这个 delayed_work 已经被放入队列，那么本函数等它执行完毕，并且返回 true；如果这个 delayed_work 已经执行完华才调用本函数，那么直接返回 false

驱动程序

1. 在原来的 gpio_key 结构体中添加一个 workqueue 属性，每个按键都有一个 workqueue ；在 probe 函数中初始化 workqueue ；在 remove 函数中删除 workqueue ；
2. 在 tasklet 处理函数中打印数据；
3. 在中断服务程序，启动 workqueue。

#include <linux/module.h>
#include <linux/poll.h>

#include <linux/fs.h>
#include <linux/errno.h>
#include <linux/miscdevice.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/major.h>
#include <linux/mutex.h>
#include <linux/proc_fs.h>
#include <linux/seq_file.h>
#include <linux/stat.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/device.h>
#include <linux/tty.h>
#include <linux/kmod.h>
#include <linux/gfp.h>
#include <linux/gpio/consumer.h>
#include <linux/platform_device.h>
#include <linux/of_gpio.h>
#include <linux/of_irq.h>
#include <linux/interrupt.h>
#include <linux/irq.h>