完成量同步机制学习(2.6.23)

来源：互联网发布：全局最优解算法编辑：程序博客网时间：2024/04/29 21:07

一、定义：

linux/include/linux/completion.h

  13struct completion {  14        unsigned int done;  15        wait_queue_head_t wait;  16};

二、作用：

虽然信号量可以用于实现同步，但往往可能会出现一些不好的结果。例如：当进程A分配了一个临时信号量变量，把它初始化为关闭的MUTEX，并把其地址传递给进程B,然后在A之上调用down()，进程A打算一旦被唤醒就撤销给信号量。随后，运行在不同CPU上的进程B在同一个信号量上调用up()。然而，up()和down()的目前实现还允许这两个函数在同一个信号量上并发。因此，进程A可以被唤醒并撤销临时信号量，而进程B还在运行up()函数。结果up()可能试图访问一个不存在的数据结构。这样就会出现错误。为了防止发生这种错误就专门设计了completion机制专门用于同步。

三、个字段详解：

1、unsigned int done;

指示等待的事件是否完成。初始化时为0。如果为0，则表示等待的事件未完成。大于0表示等待的事件已经完成。

2、wait_queue_head_t wait;

存放等待该事件完成的进程队列。

四、操作：

1、定义和初始化：

(1)

struct completion completion;

init_completion(&completion);

直接定义并调用init_completion()初始化。init_completion()会将done字段初始化为0，wait字段的自旋锁为未锁，等待队列为空。这说明调用该完成量的进程必须等待某事件完成(即另外一进程必须先调用completiom()唤醒该完成量)。

(2)

DECLARE_COMPLETION(completion);

直接定义并初始化completion完成量，效果等同于以上定义方式。

2、等待完成量：

(1)wait_for_completion()函数，/linux/kernel/sched.c

3731void fastcall __sched wait_for_completion(struct completion *x)3732{3733        might_sleep();37343735        spin_lock_irq(&x->wait.lock);3736        if (!x->done) {3737                DECLARE_WAITQUEUE(wait, current);37383739                wait.flags |= WQ_FLAG_EXCLUSIVE;3740                __add_wait_queue_tail(&x->wait, &wait);3741                do {3742                        __set_current_state(TASK_UNINTERRUPTIBLE);3743                        spin_unlock_irq(&x->wait.lock);3744                        schedule();3745                        spin_lock_irq(&x->wait.lock);3746                } while (!x->done);3747                __remove_wait_queue(&x->wait, &wait);3748        }3749        x->done--;3750        spin_unlock_irq(&x->wait.lock);3751}

该函数相当于信号量中的down()操作。不过在操作中对使用其自身的自旋锁。如果done为0，则说明等待的事件没有完成，则调用DECLARE_WAITQUEUE()定义等待队列wait并将当前进程添加进等待队列wait。然后将wait添加进该完成量的等待队列的末尾，进入循环。设置当前进程为不可中断状态(TASK_UNINTERRUPTIBLE)，释放自旋锁并让当前进程进入睡眠状态。一旦进程被调度唤醒据又获得自旋锁并查看等待的事件是否完成。如果完成(大于0)，则从完成量的等待队列中删除等待的进程，并自减 done ,释放自旋锁，从等待状态返回继续运行。否则继续睡眠。如果done于大0，则说明等待的事件已经完成，则自减done，直接返回。

(2)wait_for_completion_timeout()函数，/linux/kernel/sched.c

3754unsigned long fastcall __sched3755wait_for_completion_timeout(struct completion *x, unsigned long timeout)3756{3757        might_sleep();37583759        spin_lock_irq(&x->wait.lock);3760        if (!x->done) {3761                DECLARE_WAITQUEUE(wait, current);37623763                wait.flags |= WQ_FLAG_EXCLUSIVE;3764                __add_wait_queue_tail(&x->wait, &wait);3765                do {3766                        __set_current_state(TASK_UNINTERRUPTIBLE);3767                        spin_unlock_irq(&x->wait.lock);3768                        timeout = schedule_timeout(timeout);3769                        spin_lock_irq(&x->wait.lock);3770                        if (!timeout) {3771                                __remove_wait_queue(&x->wait, &wait);3772                                goto out;3773                        }3774                } while (!x->done);3775                __remove_wait_queue(&x->wait, &wait);3776        }3777        x->done--;3778out:3779        spin_unlock_irq(&x->wait.lock);3780        return timeout;3781}

也是等待完成量。与wait_for_completion()最大的区别是它等待超时的情况下返回。也就是说如果经过给定的时间该完成量还没有被唤醒，就直接返回。这样最大的好处是经过一定的时间该进程已经不需要等待某事件，那么就可以直接被唤醒继续执行。

(3)wait_for_completion_interruptible()函数，/linux/kernel/sched.c

3784int fastcall __sched wait_for_completion_interruptible(struct completion *x)3785{3786        int ret = 0;37873788        might_sleep();37893790        spin_lock_irq(&x->wait.lock);3791        if (!x->done) {3792                DECLARE_WAITQUEUE(wait, current);37933794                wait.flags |= WQ_FLAG_EXCLUSIVE;3795                __add_wait_queue_tail(&x->wait, &wait);3796                do {3797                        if (signal_pending(current)) {3798                                ret = -ERESTARTSYS;3799                                __remove_wait_queue(&x->wait, &wait);3800                                goto out;3801                        }3802                        __set_current_state(TASK_INTERRUPTIBLE);3803                        spin_unlock_irq(&x->wait.lock);3804                        schedule();3805                        spin_lock_irq(&x->wait.lock);3806                } while (!x->done);3807                __remove_wait_queue(&x->wait, &wait);3808        }3809        x->done--;3810out:3811        spin_unlock_irq(&x->wait.lock);38123813        return ret;3814}

可见这中等待完成量的方式是可以被信号打断的。如果当前进程收到如果收到TIF_SIGPENDING信号，则等待该完成量的进程会被从等待队列中删除，并返回ERESTARTSYS。

(4)wait_for_completion_interruptible_timeout()函数，/linux/kernel/sched.c

3817unsigned long fastcall __sched3818wait_for_completion_interruptible_timeout(struct completion *x,3819                                          unsigned long timeout)3820{3821        might_sleep();38223823        spin_lock_irq(&x->wait.lock);3824        if (!x->done) {3825                DECLARE_WAITQUEUE(wait, current);38263827                wait.flags |= WQ_FLAG_EXCLUSIVE;3828                __add_wait_queue_tail(&x->wait, &wait);3829                do {3830                        if (signal_pending(current)) {3831                                timeout = -ERESTARTSYS;3832                                __remove_wait_queue(&x->wait, &wait);3833                                goto out;3834                        }3835                        __set_current_state(TASK_INTERRUPTIBLE);3836                        spin_unlock_irq(&x->wait.lock);3837                        timeout = schedule_timeout(timeout);3838                        spin_lock_irq(&x->wait.lock);3839                        if (!timeout) {3840                                __remove_wait_queue(&x->wait, &wait);3841                                goto out;3842                        }3843                } while (!x->done);3844                __remove_wait_queue(&x->wait, &wait);3845        }3846        x->done--;3847out:3848        spin_unlock_irq(&x->wait.lock);3849        return timeout;3850}

可中断的并且可超时返回的等待完成量。
3、唤醒完成量：
(1)completion()函数：/linux/kernel/sched.c

3707void fastcall complete(struct completion *x)3708{3709        unsigned long flags;37103711        spin_lock_irqsave(&x->wait.lock, flags);3712        x->done++;3713        __wake_up_common(&x->wait, TASK_UNINTERRUPTIBLE | TASK_INTERRUPTIBLE,3714                         1, 0, NULL);3715        spin_unlock_irqrestore(&x->wait.lock, flags);3716

用于唤醒一个等待该完成量的进程。
(2)completion_all()函数：/linux/kernel/sched.c

3719void fastcall complete_all(struct completion *x)3720{3721        unsigned long flags;37223723        spin_lock_irqsave(&x->wait.lock, flags);3724        x->done += UINT_MAX/2;3725        __wake_up_common(&x->wait, TASK_UNINTERRUPTIBLE | TASK_INTERRUPTIBLE,3726                         0, 0, NULL);3727        spin_unlock_irqrestore(&x->wait.lock, flags);3728

唤醒所有等待给完成量的进程。

http://blogold.chinaunix.net/u2/73528/showart_1101096.html