linux kernel completion

 

Linux 的 completion机制

分类： Linux kernel 2010-09-06 16:29  2010人阅读  评论(0)  收藏  举报

linux struct signal up 数据结构 null

一、定义：

linux/include/linux/completion.h

13struct completion { 14 unsigned int done; 15 wait_queue_head_t wait; 16};

 

二、作用：

虽然信号量可以用于实现同步，但往往可能会出现一些不好的结果。例如：当进程A分配了一个临时信号量变量，把它初始化为关闭的MUTEX，并把其地址传递给进程B,然后在A之上调用down()，进程A打算一旦被唤醒就撤销给信号量。随后，运行在不同CPU上的进程B在同一个信号量上调用up()。然而，up()和down()的目前实现还允许这两个函数在同一个信号量上并发。因此，进程A可以被唤醒并撤销临时信号量，而进程B还在运行up()函数。结果up()可能试图访问一个不存在的数据结构。这样就会出现错误。为了防止发生这种错误就专门设计了completion机制专门用于同步。

三、个字段详解：

1、unsigned int done;

指示等待的事件是否完成。初始化时为0。如果为0，则表示等待的事件未完成。大于0表示等待的事件已经完成。

2、wait_queue_head_t wait;

存放等待该事件完成的进程队列。

四、操作：

1、定义和初始化：

(1)

struct completion completion;

init_completion(&completion);

直接定义并调用init_completion()初始化。init_completion()会将done字段初始化为0，wait字段的自旋锁为未锁，等待队列为空。这说明调用该完成量的进程必须等待某事件完成(即另外一进程必须先调用completiom()唤醒该完成量)。

(2)

DECLARE_COMPLETION(completion);

直接定义并初始化completion完成量，效果等同于以上定义方式。

2、等待完成量：

(1)wait_for_completion()函数，/linux/kernel/sched.c

 

void fastcall __sched wait_for_completion(struct completion *x) { might_sleep(); 3734 spin_lock_irq(&x->wait.lock); if (!x->done) { DECLARE_WAITQUEUE(wait, current); 3738 wait.flags |= WQ_FLAG_EXCLUSIVE; __add_wait_queue_tail(&x->wait, &wait); do { __set_current_state(TASK_UNINTERRUPTIBLE); spin_unlock_irq(&x->wait.lock); schedule(); spin_lock_irq(&x->wait.lock); } while (!x->done); __remove_wait_queue(&x->wait, &wait); } x->done--; spin_unlock_irq(&x->wait.lock); }

 

 

该函数相当于信号量中的down()操作。不过在操作中对使用其自身的自旋锁。如果done为0，则说明等待的事件没有完成，则调用DECLARE_WAITQUEUE()定义等待队列wait并将当前进程添加进等待队列wait。然后将wait添加进该完成量的等待队列的末尾，进入循环。设置当前进程为不可中断状态(TASK_UNINTERRUPTIBLE)，释放自旋锁并让当前进程进入睡眠状态。一旦进程被调度唤醒据又获得自旋锁并查看等待的事件是否完成。如果完成(大于0)，则从完成量的等待队列中删除等待的进程，并自减

unsigned long fastcall __sched
wait_for_completion_timeout(struct completion *x, unsigned long timeout)
{
        might_sleep();
3758
        spin_lock_irq(&x->wait.lock);
        if (!x->done) {
                DECLARE_WAITQUEUE(wait, current);
3762
                wait.flags |= WQ_FLAG_EXCLUSIVE;
                __add_wait_queue_tail(&x->wait, &wait);
                do {
                        __set_current_state(TASK_UNINTERRUPTIBLE);
                        spin_unlock_irq(&x->wait.lock);
                        timeout = schedule_timeout(timeout);
                        spin_lock_irq(&x->wait.lock);
                        if (!timeout) {
                                __remove_wait_queue(&x->wait, &wait);
                                goto out;
                        }
                } while (!x->done);
                __remove_wait_queue(&x->wait, &wait);
        }
        x->done--;
out:
        spin_unlock_irq(&x->wait.lock);
        return timeout;
}

 

 

 

也是等待完成量。与wait_for_completion()最大的区别是它等待超时的情况下返回。也就是说如果经过给定的时间该完成量还没有被唤醒，就直接返回。这样最大的好处是经过一定的时间该进程已经不需要等待某事件，那么就可以直接被唤醒继续执行。

(3)wait_for_completion_interruptible()函数，/linux/kernel/sched.c

 

 

 

int fastcall __sched wait_for_completion_interruptible(struct completion *x) { int ret = 0; 3787 might_sleep(); 3789 spin_lock_irq(&x->wait.lock); if (!x->done) { DECLARE_WAITQUEUE(wait, current); 3793 wait.flags |= WQ_FLAG_EXCLUSIVE; __add_wait_queue_tail(&x->wait, &wait); do { if (signal_pending(current)) { ret = -ERESTARTSYS; __remove_wait_queue(&x->wait, &wait); goto out; } __set_current_state(TASK_INTERRUPTIBLE); spin_unlock_irq(&x->wait.lock); schedule(); spin_lock_irq(&x->wait.lock); } while (!x->done); __remove_wait_queue(&x->wait, &wait); } x->done--; out: spin_unlock_irq(&x->wait.lock); 3812 return ret; }

 

 

 

可见这中等待完成量的方式是可以被信号打断的。如果当前进程收到 如果收到TIF_SIGPENDING信号，则等待该完成量的进程会被从等待队列中删除，并返回ERESTARTSYS。

(4)wait_for_completion_interruptible_timeout()函数，/linux/kernel/sched.c

 

 

 

unsigned long fastcall __sched wait_for_completion_interruptible_timeout(struct completion *x, unsigned long timeout) { might_sleep(); 3822 spin_lock_irq(&x->wait.lock); if (!x->done) { DECLARE_WAITQUEUE(wait, current); 3826 wait.flags |= WQ_FLAG_EXCLUSIVE; __add_wait_queue_tail(&x->wait, &wait); do { if (signal_pending(current)) { timeout = -ERESTARTSYS; __remove_wait_queue(&x->wait, &wait); goto out; } __set_current_state(TASK_INTERRUPTIBLE); spin_unlock_irq(&x->wait.lock); timeout = schedule_timeout(timeout); spin_lock_irq(&x->wait.lock); if (!timeout) { __remove_wait_queue(&x->wait, &wait); goto out; } } while (!x->done); __remove_wait_queue(&x->wait, &wait); } x->done--; out: spin_unlock_irq(&x->wait.lock); return timeout; }

 

 

 

 

可中断的并且可超时返回的等待完成量。
3、唤醒完成量：
(1)completion()函数：/linux/kernel/sched.c

 

 

 

 

void fastcall complete(struct completion *x) { unsigned long flags; 3710 spin_lock_irqsave(&x->wait.lock, flags); x->done++; __wake_up_common(&x->wait, TASK_UNINTERRUPTIBLE | TASK_INTERRUPTIBLE, 1, 0, NULL); spin_unlock_irqrestore(&x->wait.lock, flags);

 

 

 

 

void fastcall complete_all(struct completion *x)
{
        unsigned long flags;
3722
        spin_lock_irqsave(&x->wait.lock, flags);
        x->done += UINT_MAX/2;
        __wake_up_common(&x->wait, TASK_UNINTERRUPTIBLE | TASK_INTERRUPTIBLE,
                         0, 0, NULL);
        spin_unlock_irqrestore(&x->wait.lock, flags);

 

 

 

 

唤醒所有等待给完成量的进程。