Linux下wait_for_completion函数分析

本文深入剖析了Linux内核中的同步机制,特别是针对wait_for_completion、complete等函数的工作原理进行了详细解读,并对比了wait_event_interruptible及wake_up_interruptible等接口的实现方式。

先看个使用实例

init_completion(&tx_done_complete);
wait_for_completion_timeout(&tx_done_complete,msecs_to_jiffies(100));
complete(&tx_done_complete);

分析围绕这三个函数进行

init_completion

struct completion {
	unsigned int done;
	wait_queue_head_t wait;
};
void init_completion(struct completion *x)
{
	x->done = 0;
	init_waitqueue_head(&x->wait);
}

wait_for_completion_timeout(&tx_done_complete,msecs_to_jiffies(100));

unsigned long __sched wait_for_completion_timeout(struct completion *x, unsigned long timeout)
{
	return wait_for_common(x, timeout, TASK_UNINTERRUPTIBLE);
}

static inline long __sched do_wait_for_common(struct completion *x,long (*action)(long), long timeout, in
wait_for_completion_timeout 是 Linux 内核编程中的一个重要函数,主要用于阻塞当前进程,等待某个特定事件或操作的完成,并且允许设置一个超时时间[^1]。这种机制在并发编程和异步操作中非常有用,因为它可以避免进程无限期地等待下去,从而增强了程序的健壮性和可控性[^3]。 ### 函数定义 该函数的定义如下: ```c unsigned long __sched wait_for_completion_timeout(struct completion *x, unsigned long timeout); ``` 其中 `struct completion *x` 是一个指向 completion 结构的指针,这个结构用来表示一个等待完成的事件;`unsigned long timeout` 表示等待的超时时间,以时钟节拍(jiffies)为单位[^4]。 ### 使用场景 当一个进程调用 `wait_for_completion_timeout` 函数时,它会被阻塞,直到以下两种情况之一发生: 1. 等待队列中的进程被 `complete()` 或 `complete_all()` 唤醒,这意味着所等待的事件已经完成。 2. 等待的时间超过了指定的超时时间,此时函数会返回,允许进程继续执行[^3]。 ### 示例代码 下面是一个简单的使用示例: ```c #include <linux/completion.h> struct completion my_completion; // 初始化 completion init_completion(&my_completion); // 在某个地方调用 wait_for_completion_timeout 来等待 completion unsigned long remaining_time = wait_for_completion_timeout(&my_completion, msecs_to_jiffies(100)); // 在另一个地方,当事件完成时调用 complete complete(&my_completion); ``` 在这个例子中,`msecs_to_jiffies(100)` 将毫秒转换为时钟节拍,以便 `wait_for_completion_timeout` 可以使用。如果在 100 毫秒内没有完成事件,`wait_for_completion_timeout` 将返回剩余的时钟节拍数,如果事件在超时之前完成,则返回 0 或者一个正数表示剩余的时间[^5]。 ### 注意事项 - `wait_for_completion_timeout` 会将当前进程设置为不可中断的等待状态(TASK_UNINTERRUPTIBLE),这意味着即使通过 Ctrl+C 组合键也不能强制结束等待[^4]。 - 在使用 `wait_for_completion_timeout` 时,需要确保在调用 `complete()` 或 `complete_all()` 之前已经初始化了 `completion` 结构,否则可能会导致不可预测的行为。 通过这种方式,`wait_for_completion_timeout` 提供了一种可靠的方法来同步进程间的操作,并且通过超时机制增加了程序的灵活性和可靠性。
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