新聞中心

        EEPW首頁 > 嵌入式系統 > 設計應用 > Linux中Workqueue機制分析

        Linux中Workqueue機制分析

        作者: 時間:2016-10-08 來源:網絡 收藏

        走入 Linux 的殿堂已經有一年有余了,在這里我想將 Linux 的各種實現機制分析一遍,一方面對自己來說也是溫故而知新,另一方面,促進大家的交流,最好能夠給大家一些拋磚引玉的啟迪。我是硬件出身,搞硬件已經好多年了,從是專門軟件開發也接近兩年了,在這一段時間內我越發認為軟硬件協同設計是未來發展的主流,軟硬件的界限越來越模糊,軟硬件的設計思想是相通的,實現方法是各異的,實現的結果上當然也存在較大差別,因此,很有必要做好軟硬件的協同設計。本著這樣的想法,我想將我所認識的 Linux 分析一遍,特別是一些我認為精華和重要的機制,另外在討論過程中,我會插入一些其他的 OS 實現機制,進行對比分析,我把這一類 blog 文章劃歸為“ Linux 機制分析”,希望大家支持。

        本文引用地址:http://www.104case.com/article/201610/305942.htm

        什么是 workqueue ?

        Linux 中的 Workqueue 機制就是為了簡化內核線程的創建。通過調用 workqueue 的接口就能創建內核線程。并且可以根據當前系統 CPU 的個數創建線程的數量,使得線程處理的事務能夠并行化。

        workqueue 是內核中實現簡單而有效的機制,他顯然簡化了內核 daemon 的創建,方便了用戶的編程,

        Workqueue 機制的實現

        Workqueue 機制中定義了兩個重要的數據結構,分析如下:

        1、cpu_workqueue_struct 結構。該結構將 CPU 和內核線程進行了綁定。在創建 workqueue 的過程中, Linux 根據當前系統 CPU 的個數創建 cpu_workqueue_struct 。在該結構主要維護了一個任務隊列,以及內核線程需要睡眠的等待隊列,另外還維護了一個任務上下文,即 task_struct 。

        2、work_struct 結構是對任務的抽象。在該結構中需要維護具體的任務方法,需要處理的數據,以及任務處理的時間。該結構定義如下:

        struct work_struct {

        unsigned long pending;

        struct list_head entry; /* 將任務掛載到 queue 的掛載點 */

        void (*func)(void *); /* 任務方法 */

        void *data; /* 任務處理的數據 */

        void *wq_data; /* work 的屬主 */

        strut timer_list timer; /* 任務延時處理定時器 */

        };

        當用戶調用 workqueue 的初始化接口 create_workqueue 或者 create_singlethread_workqueue 對 workqueue 隊列進行初始化時,內核就開始為用戶分配一個 workqueue 對象,并且將其鏈到一個全局的 workqueue 隊列中。然后 Linux 根據當前 CPU 的情況,為 workqueue 對象分配與 CPU 個數相同的 cpu_workqueue_struct 對象,每個 cpu_workqueue_struct 對象都會存在一條任務隊列。緊接著, Linux 為每個 cpu_workqueue_struct 對象分配一個內核 thread ,即內核 daemon 去處理每個隊列中的任務。至此,用戶調用初始化接口將 workqueue 初始化完畢,返回 workqueue 的指針。

        在初始化 workqueue 過程中,內核需要初始化內核線程,注冊的內核線程工作比較簡單,就是不斷的掃描對應 cpu_workqueue_struct 中的任務隊列,從中獲取一個有效任務,然后執行該任務。所以如果任務隊列為空,那么內核 daemon 就在 cpu_workqueue_struct 中的等待隊列上睡眠,直到有人喚醒 daemon 去處理任務隊列。

        Workqueue 初始化完畢之后,將任務運行的上下文環境構建起來了,但是具體還沒有可執行的任務,所以,需要定義具體的 work_struct 對象。然后將 work_struct 加入到任務隊列中, Linux 會喚醒 daemon 去處理任務。

        上述描述的 workqueue 內核實現原理可以描述如下:

        點擊看大圖

        在 Workqueue 機制中,提供了一個系統默認的 workqueue 隊列—— keventd_wq ,這個隊列是 Linux系統在初始化的時候就創建的。用戶可以直接初始化一個 work_struct 對象,然后在該隊列中進行調度,使用更加方便。

        Workqueue 編程接口

        序號

        接口函數

        說明

        1

        create_workqueue

        用于創建一個 workqueue 隊列,為系統中的每個 CPU 都創建一個內核線程。輸入參數:

        @name workqueue 的名稱

        2

        create_singlethread_workqueue

        用于創建 workqueue ,只創建一個內核線程。輸入參數:

        @name workqueue 名稱

        3

        destroy_workqueue

        釋放 workqueue 隊列。輸入參數:

        @ workqueue_struct :需要釋放的workqueue 隊列指針

        4

        schedule_work

        調度執行一個具體的任務,執行的任務將會被掛入 Linux 系統提供的 workqueue ——keventd_wq 輸入參數:

        @ work_struct :具體任務對象指針

        5

        schedule_delayed_work

        延遲一定時間去執行一個具體的任務,功能與schedule_work 類似,多了一個延遲時間,輸入參數:

        @work_struct :具體任務對象指針

        @delay :延遲時間


        上一頁 1 2 下一頁

        關鍵詞:

        評論


        相關推薦

        技術專區

        關閉
        主站蜘蛛池模板: 噶尔县| 临城县| 南乐县| 南和县| 安溪县| 湖州市| 平阴县| 秦安县| 巢湖市| 诸城市| 丹寨县| 紫阳县| 晋州市| 浑源县| 广元市| 蓬安县| 绥德县| 泽州县| 界首市| 鄂托克前旗| 柘城县| 德兴市| 周口市| 罗山县| 普兰店市| 澎湖县| 美姑县| 锦州市| 邯郸县| 盈江县| 璧山县| 嘉荫县| 民丰县| 洛阳市| 方山县| 茂名市| 水城县| 吴堡县| 且末县| 新竹县| 高阳县|