linux内核的 等待队列 使用方法，wait_queue_head_t，进程休眠

当你在用户空间需要读写一大片数据的时候，这个就用上了。

以下来自：http://www.yuanma.org/data/2006/1207/article_1916.htm

假设我们在 kernel 里产生一个 buffer，user 可以经由 read，write 等 system call 来读取或写资料到这个 buffer 里。如果有一个 user 写资料到 buffer 时，此时 buffer 已经满了。那请问你要如何去处理这种情形呢 ? 第一种，传给 user 一个错误讯息，说 buffer 已经满了，不能再写入。第二种，将 user 的要求 block 住， 等有人将 buffer 内容读走，留出空位时，再让 user 写入资料。但问题来了，你要怎么将 user 的要求 block 住。难道你要用

 while ( is_full );

write_to_buffer;

这样的程序代码吗? 想想看，如果你这样做会发生什么事? 第一，kernel会一直在这个 while 里执行。第二个，如果 kernel 一直在这个 while 里执行，表示它没有办法去 maintain系统的运作。那此时系统就相当于当掉了。在这里 is_full 是一个变量，当然，你可以让 is_full 是一个 function，在这个 function里会去做别的事让 kernel 可以运作，那系统就不会当。这是一个方式。还有,你说可以在while里面把buffer里的内容读走,再把is_full的值改了,但是我们会可能把重 要的数据在我们不想被读的时候被读走了,那是比较麻烦的,而且很不灵活.如果我们使用 wait_queue 的话， 那程序看起来会比较漂亮，而且也比较让人了解，如下所示:

 

struct wait_queue_head_t wq; /* global variable */

DECLARE_WAIT_QUEUE_HEAD (wq);

 

while ( is_full ){

interruptible_sleep_on( &wq );

} write_to_buffer();

 

interruptible_sleep_on( &wq ) 是用来将目前的 process，也就是要求写资料到buffer 的 process放到 wq 这个 wait_queue 里。在 interruptible_sleep_on 里，则是最后会呼叫 schedule() 来做 schedule 的动作,谁调用了schedule谁就趴下,让别人去运行,醒来就原地起来，执行schedule()后的代码。那那个调用了schedule的家伙什么 醒过来呢?这时候就需要用到另一个函数了wake_up_interruptible()了。

以下来自：http://tauruspdj.blog.163.com/blog/static/4312500620090794030998/

linux中最简单的休眠方式是下面的宏，
wait_event(queue, condition)  /* 进程将被置于非中断休眠（uninterruptible sleep）*/
wait_event_interruptible(queue, condition) /*进程可被信号中断休眠,返回非0值表示休眠被信号中断*/
wait_event_timeout(queue, condition, timeout)    /*等待限定时间jiffy，condition满足其一返回0*/
wait_event_interruptible_timeout(queue, condition, timeout)
queue是等待队列头，传值方式
condition是任意一个布尔表达式，在休眠前后多次对condition求值，为真则唤醒

唤醒进程的基本函数是wake_up
void wake_up(wait_queue_head_t *queue);     /*唤醒等待在给定queue上的所有进程*/
void wake_up_interruptible(wait_queue_head_t *queue);

实践中，一般是wait_event和 wake_up， wait_event_interruptible和 wake_up_interruptible 成对使用。

【补充】其实看了那么多，他们也没有给个立即可用的步骤，写blog嘛，就是分享心得。我基于2.6.24总结一下，希望对大家有帮助：

1、定义：wait_queue_head_t my_queue;

2、初始化 init_waitqueue_head(&my_queue)；

3、在一个函数里面等待：wait_event(queue, condition) ;（别在中断里面搞）

4、在另一个函数里面唤醒：wake_up(wait_queue_head_t *queue); (这个可以在中断调用，去唤醒别的进程，特别是dma操作类的）

有好几个等待和唤醒函数，大家可以慢慢试。

 

 

add_wait_queue() 用来将一个进程添加到等待队列，该函数在获得必要的自旋锁后，使用 __add_wait_queue() 函数来完成队列添加工作。

__add_wait_queue() 定义为：

引用

?

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static inline void __add_wait_queue(wait_queue_head_t *head, wait_queue_t * new ) {      list_add(& new ->task_list, &head->task_list); }

list_add() 是标准的建立队列双向链表函数。


另外还有一个  add_wait_queue_exclusive() 函数，它的工作方式和 add_wait_queue() 一样，但是将进程插入到队列尾部，同时还设置了 WQ_EXCLUSIVE 标志。
add_wait_queue_exclusive() 定义为：

引用

?

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void fastcall add_wait_queue_exclusive(wait_queue_head_t *q, wait_queue_t *wait) {      unsigned long flags;          wait->flags |= WQ_FLAG_EXCLUSIVE;      spin_lock_irqsave(&q->lock, flags);      __add_wait_queue_tail(q, wait);      spin_unlock_irqrestore(&q->lock, flags); }

 

__add_wait_queue_tail() 函数定义为：

引用

?

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static inline void __add_wait_queue_tail(wait_queue_head_t *head,                          wait_queue_t * new ) {      list_add_tail(& new ->task_list, &head->task_list); }

list_add_tail() 定义为：

引用

?

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/**   * list_add_tail - add a new entry   * @new: new entry to be added   * @head: list head to add it before   *   * Insert a new entry before the specified head.   * This is useful for implementing queues.   */ static inline void list_add_tail( struct list_head * new , struct list_head *head) {      __list_add( new , head->prev, head); }

由此可见，添加到队列尾也是调用 __list_add() 函数，只是第 2 个参数和第 3 个参数与原来的增加到队列头的参数调换了一下顺序。

关于建立队列双向链表过程可参考：http://www.groad.net/bbs/read.php?tid-3181.html

 

 

#define   DECLARE_WAITQUEUE (name,   tsk)       /
wait_queue_t   name     =__WAITQUEUE_INITIALIZER(name,   tsk)
#define   __WAITQUEUE_INITIALIZER(name,   tsk)   {         task:     tsk,             task_list:   {   NULL,   NULL   },       __WAITQUEUE_DEBUG_INI(name)}

它的解释是:
通过DECLARE_WAITQUEUE宏将等待队列项初始化成对应的任务结构，并且用于连接的相关指针均设置为空。其中加入了调试相关代码。


进程通过执行下面步骤将自己加入到一个等待队列中：
1） 调用DECLARE_WAITQUEUE()创建一个等待队列的项；
2） 调用add_wait_queue()把自己加入到等待队列中。该队列会在进程等待的条件满足时唤醒它。在其他地方写相关代码，在事件发生时，对等的队列执行wake_up()操作。
3） 将进程状态变更为： TASK_INTERRUPTIBLE or TASK_UNINTERRUPTIBLE。
4） 如果状态被置为TASK_INTERRUPTIBLE ，则信号唤醒进程。即为伪唤醒（唤醒不是因为事件的发生），因此检查并处理信号。
5） 检查condition是否为真，为真则没必要休眠，如果不为真，则调用scheduled()。
6） 当进程被唤醒的时候，它会再次检查条件是否为真。真就退出循环，否则再次调用scheduled()并一直重复这步操作。
7） condition满足后，进程将自己设置为TASK_RUNNING 并通过remove_wait_queue()退出。