Linux内核 -- INIT_WORK 使用与注意事项

原创于 2025-06-10 22:00:00 发布 · 658 阅读

5 ·

CC 4.0 BY-SA版权

文章标签：

#linux

Linux内核 – INIT_WORK 使用与注意事项

一、概述

在 Linux 内核中，workqueue（工作队列）机制用于将任务从中断上下文中异步转移到进程上下文中执行，降低中断处理负担。INIT_WORK 是工作队列机制的核心之一，用于初始化普通工作项（struct work_struct）。

二、INIT_WORK 简介

#define INIT_WORK(_work, _func) \
    __INIT_WORK((_work), (_func), 0)

INIT_WORK() 用于初始化一个工作项 struct work_struct 并指定回调函数 _func，此工作项随后可通过 schedule_work() 或 queue_work() 提交到默认或指定工作队列中执行。

三、使用方法

3.1 示例代码

#include <linux/module.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/workqueue.h>

static struct work_struct my_work;

static void work_handler(struct work_struct *work)
{
    pr_info("Workqueue executed in process context\n");
}

static int __init my_module_init(void)
{
    INIT_WORK(&my_work, work_handler);
    schedule_work(&my_work);
    pr_info("Work scheduled\n");
    return 0;
}

static void __exit my_module_exit(void)
{
    cancel_work_sync(&my_work);
    pr_info("Module exited cleanly\n");
}

module_init(my_module_init);
module_exit(my_module_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");

3.2 关键 API 说明

接口	说明
`INIT_WORK()`	初始化普通工作项
`schedule_work()`	提交工作项至默认队列 `system_wq`
`queue_work(wq, w)`	提交到自定义队列
`cancel_work_sync()`	等待工作项完成或取消
`flush_work()`	等待工作项执行完毕（不适合模块卸载）
`work_pending()`	检查工作项是否已调度

四、注意事项

4.1 同一 `work_struct` 不能重复调度

若某个工作项已被调度但尚未执行完毕，再次调用 queue_work() 无效。
work_struct 结构中有一个 PENDING 位标志，防止被重复添加至队列。

if (!work_pending(&my_work))
    queue_work(wq, &my_work);

4.2 回调函数中可重新调度自身

static void my_work_fn(struct work_struct *work)
{
    // do task ...
    queue_work(my_wq, work);  // 再次调度
}

适用于链式任务或轮询逻辑。但要加条件判断，避免死循环。

4.3 模块卸载前必须同步取消工作项

必须使用 cancel_work_sync() 来确保：

若任务在队列中，则等待其完成或取消；
避免模块卸载后，工作函数引用释放内存导致 UAF。

4.4 多个任务建议使用多个 `work_struct` 实例

#define MAX_WORKS 8
struct work_struct works[MAX_WORKS];

for (int i = 0; i < MAX_WORKS; i++) {
    INIT_WORK(&works[i], my_work_fn);
    queue_work(my_wq, &works[i]);
}

避免同一任务被并发调度失败的问题。

五、进阶建议

5.1 使用 delayed_work 实现周期调度

struct delayed_work my_delayed_work;
INIT_DELAYED_WORK(&my_delayed_work, my_delayed_fn);
schedule_delayed_work(&my_delayed_work, msecs_to_jiffies(1000));

适合定时任务、轮询扫描、状态检查等场景。

5.2 创建自定义工作队列

struct workqueue_struct *my_wq;
my_wq = alloc_workqueue("my_queue", WQ_UNBOUND | WQ_HIGHPRI, 1);
queue_work(my_wq, &my_work);

卸载时使用 destroy_workqueue(my_wq);。

六、调试建议

工具	用途
`ftrace`	跟踪工作函数调度和执行
`cat /proc/workqueue`	查看工作队列状态
`kmemleak`	检查 `work_struct` 生命周期泄漏

七、总结

问题	是否允许
上一次工作执行完毕，再调度	✅ 允许
上一次工作还在队列中	❌ 不会调度
上一次工作正在执行	❌ 不会调度
回调函数中再次调度自己	✅ 可行
多个并发任务使用同一个 `work_struct`	❌ 不推荐，需多个实例