进程调度API之prepare_to_wait/prepare_to_wait_exclusive

本文详细介绍了Linux内核中的waitqueue机制,重点讲解了prepare_to_wait和prepare_to_wait_exclusive两个函数的功能及其实现细节,包括如何将waitqueue加入队列并设置进程状态。

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void  prepare_to_wait(wait_queue_head_t *q, wait_queue_t *wait, int state)用于将wait queue
加入到wait queue head 这个队列中,并设置当前thread的状态为state。与此具有有相同功能的函数是add_wait_queue。区别在于
调用prepare_to_wait 在将wait_queue_t *wait加入到wait_queue_head_t *q中时,会判断wait_queue_t *wait 中
是否包含要唤醒的进程.
void
prepare_to_wait(wait_queue_head_t *q, wait_queue_t *wait, int state)
{
	unsigned long flags;

	wait->flags &= ~WQ_FLAG_EXCLUSIVE;
	spin_lock_irqsave(&q->lock, flags);
//判断当前wait->task_list 为null,如果为null,说明没有进程需要唤醒,也就没有
//必要添加到wait_queue_head_t *q,
	if (list_empty(&wait->task_list))
		__add_wait_queue(q, wait);

	set_current_state(state);
	spin_unlock_irqrestore(&q->lock, flags);
}
这个函数会清除WQ_FLAG_EXCLUSIVE 。如果不需要清除WQ_FLAG_EXCLUSIVE的话,可以调用prepare_to_wait_exclusive
相比add_wait_queue,prepare_to_wait 多了一层判断wait->task_list 是否为null,应优先使用这个函数
void
prepare_to_wait_exclusive(wait_queue_head_t *q, wait_queue_t *wait, int state)
{
	unsigned long flags;

	wait->flags |= WQ_FLAG_EXCLUSIVE;
	spin_lock_irqsave(&q->lock, flags);
	if (list_empty(&wait->task_list))
		__add_wait_queue_tail(q, wait);
	set_current_state(state);
	spin_unlock_irqrestore(&q->lock, flags);
}
这个函数会置位WQ_FLAG_EXCLUSIVE,并将wait_queue_t *wait 添加到ait_queue_head_t *q的最后.

<think>好的,用户问的是关于“wake up”的问题。首先,我需要理解用户的具体需求。根据用户提供的引用内容,特别是引用[1]和引用[2],他们可能是在讨论系统级或嵌入式系统中的唤醒机制,比如LIN网络中的总线唤醒,或者操作系统中的进程唤醒。 用户引用的内容提到了LIN总线的休眠和唤醒模式,以及Linux内核中等待队列和唤醒标志的作用。所以用户可能想了解这两个层面的唤醒机制:硬件总线层面的唤醒和操作系统进程层面的唤醒。 接下来,我需要整理引用中的关键点。引用[1]说明LIN总线的唤醒是由特定信号触发的,总线在唤醒后可以恢复活动。引用[2]详细描述了等待队列中的唤醒逻辑,特别是WQ_FLAG_EXCLUSIVE标志如何影响唤醒顺序,避免某些进程饥饿。引用[3]列出了进程阻塞的原因,这些原因也对应了唤醒的条件,比如资源可用、操作完成等。 用户的问题比较简短,可能他们需要更详细的解释,包括唤醒的机制、应用场景以及相关函数的使用。需要分清楚硬件和软件层面的唤醒,避免混淆。例如,LIN总线属于硬件通信协议的唤醒,而进程唤醒是操作系统层面的调度。 另外,用户提供的示例中有关快速排序的Python代码和相关问题,这可能暗示他们希望回答结构清晰,有代码示例和相关问题。但当前问题涉及的是系统级的唤醒机制,可能需要解释相关函数或配置,而不是代码。不过,如果有相关的API或配置示例,可以加入。 需要确保回答符合用户的要求:使用中文,行内公式正确,引用标识自然添加。同时生成相关问题,帮助用户深入理解。 总结回答的结构:先解释唤醒的概念,再分硬件和软件层面详细说明,结合引用内容,最后生成相关问题。注意引用标注的位置,例如在解释LIN总线唤醒时添加[^1],在进程唤醒时引用[^2]和[^3]。 需要验证LaTeX格式是否正确,虽然当前问题可能不涉及数学公式,但如果有的话需注意格式。例如,如果有时间相关的变量,如$t$表示时间,确保用$包裹。 最后,检查是否覆盖了用户的所有引用内容,并正确关联到回答中,确保信息的准确性和相关性。</think>关于“唤醒(Wake up)”的机制与应用场景: ### 一、唤醒机制的核心原理 1. **硬件层唤醒**(如LIN总线): - 总线从休眠模式进入唤醒模式需要外部触发**唤醒信号**(如电压脉冲或特定报文),唤醒后总线恢复通信能力。 - 例如:当LIN总线静默超过10秒后,节点发送$5V$的唤醒脉冲可激活总线。 2. **操作系统层唤醒**(如Linux进程调度): - 通过`wake_up()`函数触发等待队列的唤醒: ```c void wake_up(wait_queue_head_t *queue); ``` - 唤醒顺序受`WQ_FLAG_EXCLUSIVE`标志影响: - 带此标志的进程加入队列**尾部**,唤醒时从尾部开始 - 无此标志的进程加入队列**头部**,防止饥饿问题 ### 二、唤醒触发条件 | 场景类型 | 触发条件示例 | 关联机制 | |----------------|----------------------------------|-------------------| | 资源可用 | 内存分配成功/锁释放 | 内核资源监控[^3] | | 事件完成 | I/O操作完成/中断信号到达 | 中断处理机制 | | 定时唤醒 | 看门狗定时器到期/RTC报警 | 硬件时钟模块 | ### 三、典型应用场景 1. **嵌入式系统**: - 车载网络中CAN/LIN总线通过$12V$唤醒信号激活ECU通信 2. **进程调度优化**: ```c // 设置独占唤醒标志示例 wait_queue_entry_t wait; init_wait_entry(&wait, WQ_FLAG_EXCLUSIVE); prepare_to_wait(&queue, &wait, TASK_INTERRUPTIBLE); schedule(); finish_wait(&queue, &wait); ``` 此代码可避免多个进程同时竞争同一资源导致的"惊群效应"
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