Linux等待队列

linux内核等待队列机制：

当串口设备没有接收到数据，应用程序发现，利用内核提供的睡眠机制，应用在内程序核空间进入休眠状态；（前提：1.应用程序在用户空间没有权利访问硬件设备，只有通过系统调用跑到内核空间才有权限访问硬件设备！2.外设的处理速度要远远慢于CPU！）一旦串口设备给CPU产生中断信号，中断信号的到来也就代表这数据的到来，这时只需唤醒休眠的应用程序，让应用程序读取串口数据。

进程的状态：
运行：TASK_RUNNING
准备就绪：TASK_READY
可中断休眠：TASK_INTERRUPTIBEL
不可中断休眠：TASK_UNINTERRUPTIBLE


进程要“休眠"：要休眠进程会将CPU资源全部从当前进程中撤
下来，将CPU资源给别的任务去使用，比如另外一个进程；
进程(CPU资源的切换)之间的切换：又内核调度器来实现，这
个调度器就是用来管理进程的！


调度器：当一个进程休眠，CPU资源需要需要切换的其他进程
中，执行其他任务，转换到哪个进程中是通过内核中的调度器
实现的，并不是进程自己 去找。


linux内核等待队列机制实现过程（类似于老鹰抓小鸡）：
老鹰-》调度器：内核已经实现
鸡妈妈-》等待队列头
小鸡-》休眠的进程 

内核描述等待队列头涉及的数据类型：
wait_queue_head_t
内核描述休眠的进程，装载休眠进程的容器的数据类型：
wait_queue_t（描述一个进程）

步骤：
1.分配等待队列头
   wait_queue_head_t wq;
2.初始化等待队列头
   init_waitqueue_head(&wq);


3.如果一个进程要访问设备，发现设备不可用，进入休眠，此
时分配这个进程的休眠的容器，将当前进程加入到wait容器中。
   DECLARE_WAITQUEUE(wait, current);//仅仅是一个进程
加入的多了，就形成了队列
   wait：表示保存当前进程的容器（需要休眠进程的名字，小鸡名）
   current:它是内核的全局变量，在linux内核中，内核用
struct  task_struct结构体来描述每一个进程，那么当进程
获取CPU资源是，current就指向当前进程（哪个进程获取CPU
资源，current就指向这个进程对应的task_struct结构体对象）
  

例如打印出当前进程的name和pid
  printk("current process name is %s pid is %d\n",
current->comm, current->pid);
  
  或者：
  wait_queue_t wait;
  init_waitqueue_entry(&wait, current);
注意：如果有多个休眠的进程，必须为每一个进程分配一个容


器，并且current也会分别执行不同的进程！


4.然后将当前进程添加到休眠的队列中去
   add_wait_queue（&wq, &wait）；
   注意：仅仅是将当前进程添加到这个队列中去，但进程还处于运行状态！
   remove_wait_queue（&wq, &wait）；
   将进程从等待队列中去除


5.设置当前进程的休眠状态（可中断或者不可中断）
可中断的休眠状态：
current->state = TASK_INTERRUPTIBLE;
不可中断的休眠状态：
current->state = TASK_UNINTERRUPTIBLE;


6.让进程进入真正的休眠状态
   schedule(); //启动调度器，并且让CPU资源从当前进程撤下来，给别的进程去使用，至此当前进程运行到这个地方就
停止不动！一旦被唤醒，这个函数返回，当前进程接着执行

7.如果进程被设置为可中断的休眠状态，进程被唤醒的方法有
两种（设置为可中断休眠状态，可以通过中断和信号唤醒进程）：
硬件设备可用，产生中断，由中断来唤醒；
进程接收到了信号引起的唤醒，所以要判断唤醒的原因：
判断是否接收到信号引起的唤醒：
if (signal_pending(current)) {
   printk("当前进程是由于接收到了信号引起的唤醒");
   printk("给用户返回-ERESTARTSYS");
} else {
   printk("中断引起的唤醒，说明数据可用");
   printk("后续继续获取数据");
}


8.不管是硬件中断引起的唤醒还是信号引起的唤醒，重新设置
当前进程的状态为运行状态
current->state = TASK_RUNNING;

9.将当前进程从休眠队列中移除
  remove_wait_queue（&wq, &wait）；

唤醒的方法有两种：
1.接收到信号引起的唤醒
2.驱动主动唤醒休眠的进程，方法如下：
wake_up(wait_queue_head_t *queue);
唤醒由queue指向的等待队列数据链中的所有睡眠类

型的等待进程
wake_up_interruptible(wait_queue_head_t *queue);
唤醒由queue指向的等待队列数据链中的所有睡眠类
型为TASK_INTERRUPTIBLE的等待进程