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kernel 等待队列

kernel 等待队列

作者: 分享放大价值 | 来源:发表于2020-11-06 22:00 被阅读0次

    Linux内核的sleep/wakeup机制非常重要,几乎贯穿了所有的内核子系统,值得注意的是,这里的sleep/wakeup依然采用了OO的思想,并没有限制睡眠的entry一定要是一个task,而是将睡眠的entry做了一层抽象,即:

    struct __wait_queue {
        unsigned int flags;
        // 至于这个private到底是什么,内核并不限制,它可以是task,也可以是别的。
        void *private;
        wait_queue_func_t func;
        struct list_head task_list; //挂在链表__wait_queue_head
    };
    typedef struct __wait_queue wait_queue_t;
    

    以上的这个entry,最终要睡眠在下面的数据结构实例化的一个链表上:

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

    被等待的事件会提供链表wait_queue_head_t,等待事件的进程会初始化wait_queue_t,然后插入被等待事件的链表wait_queue_head_t后开始睡眠等待。
    当事件发生后,会遍历链表wait_queue_head_t上的wait_queue_t,执行其func函数default_wake_function将等待进程唤醒。

    entry初始化

    //调用此函数的一般是需要将调用进程睡眠等待事件发生
    //事件发生时调用default_wake_function来唤醒调用进程

    static inline void init_waitqueue_entry(wait_queue_t *q, struct task_struct *p)
    {
        q->flags    = 0;
        q->private  = p;
        q->func     = default_wake_function;
    }
    

    //调用此函数的一般不会是打算唤醒进程,而是事件发生时,调用func来做其他事情,比如epoll_ctl添加监听目标

    static inline void
    init_waitqueue_func_entry(wait_queue_t *q, wait_queue_func_t func)
    {
        q->flags    = 0;
        q->private  = NULL;
        q->func     = func;
    }
    

    将entry添加到等待队列

    有四个版本的添加函数用来将wait_queue_t添加到链表wait_queue_head_t
    a. 直接添加到队列头部

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

    b. 设置exclusive标志,并添加到队列头部 //epoll_wait使用此函数

    /*
     * Used for wake-one threads:
     */
    static inline void
    __add_wait_queue_exclusive(wait_queue_head_t *q, wait_queue_t *wait)
    {
        wait->flags |= WQ_FLAG_EXCLUSIVE;
        __add_wait_queue(q, wait);
    }
    

    c. 直接添加到队列尾部

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

    d. 设置exclusive标志,并添加到队列尾部 //accept使用此函数

    static inline void
    __add_wait_queue_tail_exclusive(wait_queue_head_t *q, wait_queue_t *wait)
    {
        wait->flags |= WQ_FLAG_EXCLUSIVE;
        __add_wait_queue_tail(q, wait);
    }
    

    删除entry

    //将old entry从链表中删除

    static inline void
    __remove_wait_queue(wait_queue_head_t *head, wait_queue_t *old)
    {
        list_del(&old->task_list);
    }
    

    唤醒任务

    //将wait_queue_head_t 上的任务唤醒

    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);
    }
    static void __wake_up_common(wait_queue_head_t *q, unsigned int mode,
                int nr_exclusive, int wake_flags, void *key)
    {
        wait_queue_t *curr, *next;
    
        list_for_each_entry_safe(curr, next, &q->task_list, task_list) {
            unsigned flags = curr->flags;
            //调用__pollwake或者default_wake_function将进程唤醒
            //如果设置了WQ_FLAG_EXCLUSIVE,则只唤醒nr_exclusive个任务
            if (curr->func(curr, mode, wake_flags, key) &&
                    (flags & WQ_FLAG_EXCLUSIVE) && !--nr_exclusive)
                break;
        }
    }
    

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