Linux中的工作佇列

2021-07-26 19:09:43 字數 4522 閱讀 7130

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工作佇列(work queue)是linux kernel中將工作推後執行的一種機制。這種機制和bh或tasklets不同之處在於工作佇列是把推後的工作交由乙個核心執行緒去執行,因此工作佇列的優勢就在於它允許重新排程甚至睡眠。

工作佇列是2.6核心開始引入的機制,在2.6.20之後,工作佇列的資料結構發生了一些變化,因此本文分成兩個部分對2.6.20之前和之後的版本分別做介紹。

第一版:2.6.0~2.6.19

資料結構:

struct work_struct ;
pending是用來記錄工作是否已經掛在佇列上;

entry是迴圈鍊錶結構;

func作為函式指標,由使用者實現;

data用來儲存使用者的私人資料,此資料即是func的引數;

wq_data一般用來指向工作者執行緒(工作者執行緒參考下文);

timer是推後執行的定時器。

work_struct的這些變數裡,func和data是使用者使用的,其他是內部變數,我們可以不用太過關心。

api:

init_work(_work, _func, _data);

int schedule_work(struct work_struct *work);

int schedule_delayed_work(struct work_struct *work, unsigned

long delay);

void flush_scheduled_work(void);

int cancel_delayed_work(struct work_struct *work);

1、初始化指定工作,目的是把使用者指定的函式_func及_func需要的引數_data賦給work_struct的func及data變數。

2、對工作進行排程,即把給定工作的處理函式提交給預設的工作佇列和工作者執行緒。工作者執行緒本質上是乙個普通的核心執行緒,在預設情況下,每個cpu均有乙個型別為「events」的工作者執行緒,當呼叫schedule_work時,這個工作者執行緒會被喚醒去執行工作佇列上的所有工作。

注意:工作佇列和工作者執行緒都是預設的,要區分工作,工作佇列和工作者執行緒

3、延遲執行工作,與schedule_work類似。

4、重新整理預設工作佇列。此函式會一直等待,直到佇列中的所有工作都被執行。

5、flush_scheduled_work並不取消任何延遲執行的工作,因此,如果要取消延遲工作,應該呼叫cancel_delayed_work。

以上均是採用預設工作者執行緒來實現預設工作佇列,其優點是簡單易用,缺點是如果預設工作佇列負載太重,執行效率會很低,這就需要我們建立自己的工作者執行緒和工作佇列。

api:

struct workqueue_struct *create_workqueue(const

char *name);

int queue_work(struct workqueue_struct *wq, struct work_struct *work);

int queue_delayed_work(struct workqueue_struct *wq, struct work_struct *work, unsigned

long delay);

void flush_workqueue(struct workqueue_struct *wq);

void destroy_workqueue(struct workqueue_struct *wq);

1、建立新的工作佇列和相應的工作者執行緒,name用於該核心執行緒的命名,乙個新的核心執行緒對應乙個新的工作佇列。

2、對工作進行排程,類似於schedule_work,區別在於queue_work把給定工作提交給建立的工作佇列wq而不是預設佇列。

3、延遲執行工作。

4、重新整理指定工作佇列。

5、釋放建立的工作佇列。

下面一段**可以看作乙個簡單的實作:

void my_func(void *data)  //工作函式

struct workqueue_struct *my_wq = create_workqueue(「my wq」); //建立新的工作佇列,新的核心執行緒

struct work_struct my_work; //建立工作

init_work(&my_work, my_func, 「jack」); //初始化工作,關聯工作函式

queue_work(my_wq, &my_work); //對工作進行排程,執行新的工作佇列上的所有工作

destroy_workqueue(my_wq); //釋放建立的工作佇列

第二版:2.6.20~

自2.6.20起,工作佇列的資料結構發生了一些變化,使用時不能沿用舊的方法。

資料結構:

typedef

void (*work_func_t)(struct work_struct *work);

struct work_struct ;

與2.6.19之前的版本相比,work_struct**不少。粗粗一看,entry和之前的版本相同,func和data發生了變化,另外並無其他的變數。

entry我們不去過問,這個和以前的版本完全相同。data的型別是atomic_long_t,這個型別從字面上看可以知道是乙個原子型別。第一次看到這個變數時,很容易誤認為和以前的data是同樣的用法,只不過型別變了而已,其實不然,這裡的data是之前版本的pending和wq_data的複合體,起到了以前的pending和wq_data的作用。

func的引數是乙個work_struct指標,指向的資料就是定義func的work_struct。

看到這裡,會有兩個疑問,第一,如何把使用者的資料作為引數傳遞給func呢?以前有void *data來作為引數,現在好像完全沒有辦法做到;第二,如何實現延遲工作?目前版本的work_struct並沒有定義timer。

解決第乙個問題,需要換一種思路。2.6.20版本之後使用工作佇列需要把work_struct定義在使用者的資料結構中,然後通過container_of來得到使用者資料。具體用法可以參考稍後的實作。

對於第二個問題,新的工作佇列把timer拿掉的用意是使得work_struct更加單純。首先回憶一下之前版本,只有在需要延遲執行工作時才會用到timer,普通情況下timer是沒有意義的,所以之前的做法在一定程度上有些浪費資源。所以新版本中,將timer從work_struct中拿掉,然後又定義了乙個新的結構delayed_work用於處理延遲執行:

struct delayed_work ;
init_work(struct work_struct *work, work_func_t func);

init_delayed_work(struct delayed_work *work, work_func_t func);

int schedule_work(struct work_struct *work);

int schedule_delayed_work(struct delayed_work *work, unsigned

long delay);

struct workqueue_struct *create_workqueue(const

char *name);

int queue_work(struct workqueue_struct *wq, struct work_struct *work);

int queue_delayed_work(struct workqueue_struct *wq, struct delayed_work *work, unsigned

long delay);

void flush_scheduled_work(void);

void flush_workqueue(struct workqueue_struct *wq);

int cancel_delayed_work(struct delayed_work *work);

void destroy_workqueue(struct workqueue_struct *wq);

//其中,1、2、4、7和以前略有區別,其他用法完全一樣。

例項:

struct my_struct_t ;

void my_func(struct work_struct *work)

struct workqueue_struct *my_wq = create_workqueue(「my wq」);//新佇列,新執行緒

struct my_struct_t my_name;

my_name.name = 「jack」;

init_work(&(my_name.my_work), my_func);

queue_work(my_wq, &(my_name.my_work)); //對工作進行排程,執行新的工作佇列上的所有工作

destroy_workqueue(my_wq);

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