Linux驱动之等待队列和poll使用

参考：http://blog.csdn.net/luoqindong/article/details/17840095

等待队列一般用于数据的同步，以及异步事件通知等。在中断处理，定时器，进程同步的场合用于处理阻塞进程的唤醒。

在wait.c中可以看到wait_queue_t和wait_queue_head_t这两个数据结构：

struct __wait_queue_head {spinlock_t lock;struct list_head task_list;};typedef struct __wait_queue_head wait_queue_head_t;

struct __wait_queue {unsigned int flags;#define WQ_FLAG_EXCLUSIVE0x01void *private;wait_queue_func_t func;struct list_head task_list;};

wait_queue_t和wait_queue_head_t之间的关系：wait_queue_t是wait_queue_head_t所代表队列中的一个元素。

一般来说使用wait_queue_head即可，不过在有些场合需要使用wait_queue。

等待队列使用：

声明：

DECLARE_WAIT_QUEUE_HEAD(name);wait_queue_head_t my_queue;init_waitqueue_head(&my_queue);

睡眠操作：

/** * wait_event - sleep until a condition gets true * @wq: the waitqueue to wait on * @condition: a C expression for the event to wait for * * The process is put to sleep (TASK_UNINTERRUPTIBLE) until the * @condition evaluates to true. The @condition is checked each time * the waitqueue @wq is woken up. * * wake_up() has to be called after changing any variable that could * change the result of the wait condition. */#define wait_event(wq, condition) \do {\if (condition) \break;\__wait_event(wq, condition);\} while (0)

其他如wait_event_timeout，wait_event_interruptible，wait_event_interruptible_timeout，wait_event_killable

一般来说，与其使用wait_event，不如使用wait_event_interruptible。不过当信号中断时，需要返回-ERESTARTSYS。

相对睡眠，另外一半就是唤醒操作，唤醒操作需要其他执行线程（可能是另外一个进程或者中断服务函数）。

#define wake_up(x)__wake_up(x, TASK_NORMAL, 1, NULL)

/** * __wake_up - wake up threads blocked on a waitqueue. * @q: the waitqueue * @mode: which threads * @nr_exclusive: how many wake-one or wake-many threads to wake up * @key: is directly passed to the wakeup function * * It may be assumed that this function implies a write memory barrier before * changing the task state if and only if any tasks are woken up. */void __wake_up(wait_queue_head_t *q, unsigned int mode,int nr_exclusive, void *key){unsigned long flags;spin_lock_irqsave(&q->lock, flags);__wake_up_common(q, mode, nr_exclusive, 0, key);spin_unlock_irqrestore(&q->lock, flags);}

其他如： wake_up_interruptible则只唤醒等待队列上所有可中断的休眠的进程。

整个流程可以简单地总结为：

休眠：wait_event(queue,condition==1);condition=0;唤醒：condition=1;wake_up(queue);

若是线程A、B同时休眠等待condition。线程C唤醒线程A、B。在condition=0之前的这个节点，线程A和线程B都有可能看到condition=1的条件满足。

另外还有wait_queue_t，若需要使用wait_queue_t，一般的使用过程：

1、声明wait_queue_t和wait_queue_head_t，其中wait_queue_t的声明：

#define DECLARE_WAITQUEUE(name, tsk)\wait_queue_t name = __WAITQUEUE_INITIALIZER(name, tsk)

#define __WAITQUEUE_INITIALIZER(name, tsk) {\.private= tsk,\.func= default_wake_function,\.task_list= { NULL, NULL } }

2、调用add_wait_queue

void add_wait_queue(wait_queue_head_t *q, wait_queue_t *wait){unsigned long flags;wait->flags &= ~WQ_FLAG_EXCLUSIVE;spin_lock_irqsave(&q->lock, flags);__add_wait_queue(q, wait);spin_unlock_irqrestore(&q->lock, flags);}

static inline void __add_wait_queue(wait_queue_head_t *head, wait_queue_t *new){list_add(&new->task_list, &head->task_list);}

3、将当前的进程设置为TASK_INTERRUPTIBLE或者TASK_UNINTERRUPTIBLE

set_current_state(TASK_INTERRUPTIBLE);

4、调用schedule()

当等待的条件满足时：

1、设置当前进程状态为RUNNING

__set_current_state(TASK_RUNNING);

2、remove_wait_queue

void remove_wait_queue(wait_queue_head_t *q, wait_queue_t *wait){unsigned long flags;spin_lock_irqsave(&q->lock, flags);__remove_wait_queue(q, wait);spin_unlock_irqrestore(&q->lock, flags);}static inline void __remove_wait_queue(wait_queue_head_t *head,wait_queue_t *old){list_del(&old->task_list);}

上述技术在设备的阻塞和非阻塞操作中十分常见，对于应用层来说，open时默认使用阻塞方式打开，O_NONBLOCK或者O_NDELAY（system V)可以改变为非阻塞方式。

对于像FIFO或者被锁住的磁盘文件，打开它可能需要很长的时间进行初始化，非阻塞方式可以直接返回-EAGAIN。

对于读写操作，阻塞操作的流程比较常见，我们需要注意非阻塞操作的流程。非阻塞读写需要支持select和poll这两个系统调用，这两个系统调用最终会调用到内核的poll。因此，要实现设备的非阻塞操作，就必须实现内核的poll函数。

典型的poll函数的实现如下：

static unsigned int ic_id_poll(struct file *filep, struct poll_table_struct *wait){ unsigned int mask = 0; //add poll_wait to info application to poll again if wait_queue_head status has any change. poll_wait(filp, &devp->wait_r, wait); poll_wait(filp, &devp->wait_w, wait);  if(devp->bufferlen != 0) {  mask |= POLLIN | POLLRDNORM;//readable } if(devp->bufferlen != BUFFSIZE) {  mask |= POLLOUT | POLLWRNORM; //writeable }   return mask;}

poll函数需要实现两个过程：

1、将等待队列加入到poll_table中，这样一旦，等待队列状态发生变换，上层能够知道，从而能够马上重新再次调用poll函数

2、返回设备状态标志。

对于poll_wait，定义如下：

static inline void poll_wait(struct file * filp, wait_queue_head_t * wait_address, poll_table *p){if (p && wait_address)p->qproc(filp, wait_address, p);}

最终p->qproc的调用

/* Add a new entry */static void __pollwait(struct file *filp, wait_queue_head_t *wait_address,poll_table *p){struct poll_wqueues *pwq = container_of(p, struct poll_wqueues, pt);struct poll_table_entry *entry = poll_get_entry(pwq);if (!entry)return;get_file(filp);entry->filp = filp;entry->wait_address = wait_address;entry->key = p->key;init_waitqueue_func_entry(&entry->wait, pollwake);entry->wait.private = pwq;add_wait_queue(wait_address, &entry->wait);}