Linux 内核 Workqueue 原理与实现及其在 KFD SVM功能的应用

1. 前言

在 Linux 内核开发中，workqueue（工作队列）是一种极为重要的异步任务处理机制。它允许内核模块和驱动程序将需要在进程上下文（而非中断上下文）中执行的任务延后、异步地交由内核线程处理，从而实现中断处理与复杂/耗时操作的解耦，提升系统实时性和健壮性。

KFD（Kernel Fusion Driver），广泛使用 workqueue 机制来处理异步事件、内存管理、SVM（共享虚拟内存）区间管理、GPU 迁移等复杂任务。本文将系统介绍 workqueue 的原理、实现、API、典型用法，并结合 KFD 驱动源码进行深入分析。

2. Workqueue 的基本概念

2.1 为什么需要 Workqueue

• 中断上下文限制：在中断处理函数（ISR）中，不能执行阻塞、耗时或可能睡眠的操作，只能做快速判定和简单处理。

• 异步任务需求：许多内核任务（如 IO、内存回收、设备管理等）需要在进程上下文中异步完成，不能阻塞关键路径。

• 解耦与性能：workqueue 机制将复杂操作延后到内核线程中执行，提升中断响应速度，避免系统卡顿。

2.2 Workqueue 的基本原理

• 工作项（work item）：用 struct work_struct 或 struct delay