linux模块编程（四）——消息的使者list

来源：互联网发布：mac capslock灯不亮了编辑：程序博客网时间：2024/05/16 07:54

http://blog.csdn.net/qb_2008/article/details/6839899

通过之前几节，我们已经了解了内核线程的创建方法kthread，内核同步的工具completion。现在我们就来学学内核线程传递消息的方法list。或许大家会说，list不是链表吗。不错，list是链表，但它可以变成承担消息传递的消息队列。消息的发送者把消息放到链表上，并通过同步工具（如completion）通知接收线程，接收线程再从链表上取回消息，就这么简单。linux内核或许没有给我们定制好的东西，但却给了我们可随意变换的、基础的工具，把这些工具稍加组合就能完成复杂的功能。list又是这些万能工具中最常用的。

前面两篇文章的惯例是先对新增的功能做出介绍，并解释要用到的API。但我感觉这种既要解释原理，又要分析代码，又要写应用样例的十全文章，写起来实在吃力，而且漏洞百出。与其如此，我还不如把两部分分开，这里的模块编程就专心设计模块，编写内核API的组合使用样例；而原理介绍、API代码分析的部分，会转到linux内核部件分析的部分。这样我一方面能安心设计样例，一方面能把API介绍地更全面一些。

模块设计

本模块目的是展示list作为消息队列使用时的情况。所以会创建一个全局链表work_list，定义一种消息的结构struct work_event，并创建两个内核线程work_thread和watchdog_thread。work_thread是消息的接收者，它循环检查work_list，如果其上有消息，就将其取出并执行，否则阻塞。watchdog_thread是消息的发送者，它周期性地发送消息到work_list，并唤醒work_thread。

模块实现

1、建立list子目录。

2、编写list.c，使其内容如下。

[cpp] view plaincopyprint?

#include <linux/init.h>
#include <linux/module.h>
#include <linux/list.h>
#include <linux/completion.h>
#include <linux/kthread.h>
MODULE_LICENSE("Dual BSD/GPL");
static struct task_struct *work_tsk;
static struct task_struct *watchdog_tsk;
static DECLARE_SPINLOCK(work_list_lock);
static LIST_HEAD(work_list);
static DECLARE_COMPLETION(work_wait);
enum WORK_EVENT_TYPE {
EVENT_TIMER,
EVENT_EXIT
};
struct work_event {
enum WORK_EVENT_TYPE type;
int need_free;
list_head list;
};
static int work_thread(void *data)
{
int count = 0;
while(1){
if(list_empty(&work_list))
wait_for_completion(&work_wait);
spin_lock(&work_list_lock);
while(!list_empty(&work_list)){
struct work_event *event;
event = list_entry(work_list.next, struct work_event, list);
list_del(&event->list);
spin_unlock(&work_list_lock);
if(event->type == EVENT_TIMER){
printk(KERN_INFO "event timer: count = %d\n", ++count);
}
else if (event->type == EVENT_EXIT){
if(event->need_free)
kfree(event);
goto exit;
}
if(event->need_free)
kfree(event);
spin_lock(&work_list_lock);
}
}
exit:
return count;
}
static int watchdog_thread(void *data)
{
int count = 0;
while(!kthread_should_stop()){
msleep(1000);
count++;
if(count%5 == 0){
struct work_event *event;
event = kmalloc(sizeof(struct work_event), GFP_KERNEL);
if(event == NULL){
printk(KERN_INFO "watchdog_thread: kmalloc failed!\n");
break;
}
event->type = EVENT_TIMER;
event->need_free = 1;
spin_lock(&work_list_lock);
list_add_tail(&event->list, &work_list);
spin_unlock(&work_list_lock);
complete(&work_wait);
}
}
return count;
}
static int list_init()
{
printk(KERN_INFO "list_init()\n");
watchdog_tsk = kthread_run(watchdog_thread, NULL, "watchdog_thread");
if(IS_ERR(watchdog_tsk))
goto err1;
work_tsk = kthread_run(work_thread, NULL, "work_thread");
if(IS_ERR(work_tsk))
goto err2;
return 0;
err2:
kthread_stop(watchdog_tsk);
err1:
return 1;
}
static void list_exit()
{
printk(KERN_INFO "list_exit()\n");
if(!IS_ERR(watchdog_tsk)){
int count = kthread_stop(watchdog_tsk);
printk(KERN_INFO "watchdog_thread: running for %ss\n", count);
}
if(!IS_ERR(work_tsk)){
get_task_struct(&work_tsk);
struct work_event event;
event.type = EVENT_EXIT;
event.need_free = 0;
spin_lock(&work_list_lock);
list_add(&event.list, &work_list);
spin_unlock(&work_list_lock);
complete(&work_wait);
int count = kthread_stop(work_tsk);
printk(KERN_INFO "work_thread: period 5s, running %d times\n", count);
}
}
module_init(list_init);
module_exit(list_exit);

整个模块较为简单，work_thread只是接收work_list中的消息并处理，所以在list_exit退出时也要给它发EVENT_EXIT类型的消息，使其退出。至于在list_exit发消息之前调用的get_task_struct，实在是无奈之举。因为我们发送EVENT_EXIT消息后work_thread会在kthread_stop调用前就马上结束，导致之后的kthread_stop错误。所以要先get_task_struct防止work_thread退出后释放任务结构中的某些内容，虽然有对应的put_task_struct，但我们并未使用，因为put_task_struct并未引出到符号表。当然，这种情况只是一时之举，等我们学习了更强大的线程同步机制，或者更灵活的线程管理方法，就能把代码改得更流畅。

注意到代码中使用spin_lock/spin_unlock来保护work_list。如果之前不了解spin_lock，很容易认为它不足以保护。实际上spin_lock不止是使用自旋锁，在此之前还调用了preempt_disable来禁止本cpu任务调度。只要同步行为只发生在线程之间，spin_lock就足以保护，如果有中断或者软中断参与进来，就需要用spin_lock_irqsave了。

3、编译运行模块。

可能本节介绍的list显得过于质朴，但只有简单的东西才能长久保留。不久之后，我们或许不再用kthread，不再用completion，但list一定会一直用下去。

附录

因为内核API介绍被移到了独立的文章中，所以这里的附录终于名副其实。可能一节中会用到不只一个部件分析的内容。我会把文中主要想使用的部件对应的文章放在首位，其余参考文章，如果有的话，再在下面一一列出。

linux内核部件分析（一）连通世界的list