linux内核中断处理的工作队列workqueue机制

linux内核中断处理的工作队列workqueue机制

 

工作队列（workqueue）是另外一种将工作 推后执行的形式，它和我们前面讨论的小任务有所不同。工作队列可以把工作推后，交由一个内核线程去执行，也就是说，这个下半部分可以在进程上下文中执行。 这样，通过工作队列执行的代码能占尽进程上下文的所有优势。最重要的就是工作队列允许被重新调度甚至是睡眠。
那么，什么情况下使用工作队列，什么情况下使用tasklet。如果推后执行的任务需要睡眠，那么就选择工作队列。如果推后执行的任务不需要睡眠，那么就选择tasklet。另外，如果需要用一个可以重新调度的实体来执行你的下半部处理，也应该使用工作队列。它是唯一能在进程上下文运行的下半部实现的机制，也只有它才可以睡眠。这意味着在需要获得大量的内存时、在需要获取信号量时，在需要执行阻塞式的I/O操作时，它都会非常有用。如果不需要用一个内核线程来推后执行工作，那么就考虑使用tasklet。

• 工作、工作队列和工作者线程

如前所述，我们把推后执行的任务叫做工作（work），描述它的数据结构为work_struct，这些工作以队列结构组织成工作队列（workqueue），其数据结构为workqueue_struct，而工作线程就是负责执行工作队列中的工作。系统默认的工作者线程为events,自己也可以创建自己的工作者线程。

• 表示工作的数据结构

  工作用<linux/workqueue.h>中定义的work_struct结构表示：
struct work_struct{
unsigned long pending;       /* 这个工作正在等待处理吗？*/
struct list_head entry;       /* 连接所有工作的链表*/       
void(*func) (void *);       /* 要执行的函数*/
void*data;                   /* 传递给函数的参数*/
void*wq_data;                /* 内部使用*/
struct timer_list timer;        /* 延迟的工作队列所用到的定时器*/
};
这些结构被连接成链表。当一个工作者线程被唤醒时，它会执行它的链表上的所有工作。工作被执行完毕，它就将相应的work_struct对象从链表上移去。当链表上不再有对象的时候，它就会继续休眠。
3.创建推后的工作
要使用工作队列，首先要做的是创建一些需要推后完成的工作。可以通过DECLARE_WORK在编译时静态地建该结构：
DECLARE_WORK(name,void (*func) (void *), void *data);
这样就会静态地创建一个名为name，待执行函数为func，参数为data的work_struct结构。
同样，也可以在运行时通过指针创建一个工作：
INIT_WORK(structwork_struct *work, woid(*func) (void *), void *data);
这会动态地初始化一个由work指向的工作。
4.工作队列中待执行的函数
工作队列待执行的函数原型是：
voidwork_handler(void *data)
这个函数 会由一个工作者线程执行，因此，函数会运行在进程上下文中。默认情况下，允许响应中断，并且不持有任何锁。如果需要，函数可以睡眠。需要注意的是，尽管该 函数运行在进程上下文中，但它不能访问用户空间，因为内核线程在用户空间没有相关的内存映射。通常在系统调用发生时，内核会代表用户空间的进程运行，此时 它才能访问用户空间，也只有在此时它才会映射用户空间的内存。
5.对工作进行调度
现在工作已经被创建，我们可以调度它了。想要把给定工作的待处理函数提交给缺省的events工作线程，只需调用
schedule_work(&work)；
work马上就会被调度，一旦其所在的处理器上的工作者线程被唤醒，它就会被执行。
有时候并不希望工作马上就被执行，而是希望它经过一段延迟以后再执行。在这种情况下，可以调度它在指定的时间执行：
schedule_delayed_work(&work,delay);
这时，&work指向的work_struct直到delay指定的时钟节拍用完以后才会执行。
6.工作队列的简单应用

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

static struct workqueue_struct *queue=NULL;
static struct work_struct   work;

staticvoid work_handler(struct work_struct *data)
{
       printk(KERN_ALERT"work handler function./n");
}

static int __init test_init(void)
{
      queue=create_singlethread_workqueue("hello world");/*创建一个单线程的工作队列*/
      if (!queue)
            goto err;

       INIT_WORK(&work,work_handler);
       schedule_work(&work);

      return0;
err:
      return-1;
}

static   void __exit test_exit(void)
{
       destroy_workqueue(queue);
}
MODULE_LICENSE("GPL");
module_init(test_init);
module_exit(test_exit);