Linux源码-等待队列注释
等待队列
Linux中了等待队列的毒,代码中充斥着等待队列。不信你翻翻代码。
等待队列的唤醒我们这里叫激活。免得和线程唤醒混淆。
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数据结构
- 头结点wait_queue_head_t的结构
struct __wait_queue_head {
// 自旋锁,用来做同步
spinlock_t lock;
// 链表,
struct list_head task_list;
};
// 熟悉的wait_queue_head_t实际上是struct __wait_queue_head
typedef struct __wait_queue_head wait_queue_head_t;
- 普通节点wait_queue_t的结构
typedef struct __wait_queue wait_queue_t;
//wait_queue_func_t的定义
typedef int (*wait_queue_func_t)(wait_queue_t *wait, unsigned mode, int sync, void *key);
//__wait_queue的定义
struct __wait_queue {
// 激活后是否继续激活下一个entry。候选值为WQ_FLAG_EXCLUSIVE。一般设置为0。
// 当等待队列所有entry的flags==0时,等待队列所有entry都会被激活。所以就会有惊群现象。
unsigned int flags;
// 排他性标志,调用wake_up时,可以传入参数,控制激活多少个排他性的entry就停止。
#define WQ_FLAG_EXCLUSIVE 0x01
//线程结构
struct task_struct * task;
// 函数指针。被激活时调用。
wait_queue_func_t func;
// listItem。内核链表如何做通用化的。就是靠特殊的宏操作。
struct list_head task_list;
};
函数
一、初始化
1. 头节点初始化
#define INIT_LIST_HEAD(ptr) do { \
(ptr)->next = (ptr); (ptr)->prev = (ptr); \
} while (0)
static inline void init_waitqueue_head(wait_queue_head_t *q)
{
// 初始化自旋锁
q->lock = SPIN_LOCK_UNLOCKED;
// 初始化链表
INIT_LIST_HEAD(&q->task_list);
}
2. entry节点初始化
// 初始化一个等待队列entry
// 这个entry在激活的时候直接会唤醒task_struct线程
static inline void init_waitqueue_entry(wait_queue_t *q, struct task_struct *p)
{
//表示这个不是排他性的entry
q->flags = 0;
q->task = p;
// 默认给一个唤醒q->task的函数指针。
q->func = default_wake_function;
}
// 初始化一个等待队列entry
// 这个entry在激活的时候仅仅调用func.
static inline void init_waitqueue_func_entry(wait_queue_t *q,
wait_queue_func_t func)
{
q->flags = 0;
q->task = NULL;
q->func = func;
}
二、添加
extern void FASTCALL(add_wait_queue(wait_queue_head_t *q, wait_queue_t * wait));
extern void FASTCALL(add_wait_queue_exclusive(wait_queue_head_t *q, wait_queue_t * wait));
代码实现
void fastcall 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);
}
static inline void list_add(struct list_head *new, struct list_head *head)
{
__list_add(new, head, head->next);
}
简化代码看
void fastcall add_wait_queue(wait_queue_head_t *q, wait_queue_t *wait)
{
unsigned long flags;
wait->flags &= ~WQ_FLAG_EXCLUSIVE;
//加锁保护,保存中断
spin_lock_irqsave(&q->lock, flags);
q->task_list->pre=wait->task_list;
wait->task_list->next=q->task_list;
wait->task_list->pre=q->task_list->next;
q->task_list->next = wait->task_list;
__add_wait_queue(q, wait);
//解锁。
spin_unlock_irqrestore(&q->lock, flags);
}
三、删除
extern void FASTCALL(remove_wait_queue(wait_queue_head_t *q, wait_queue_t * wait));
//忽略
四、队列激活
#define wake_up(x) __wake_up(x, TASK_UNINTERRUPTIBLE | TASK_INTERRUPTIBLE, 1, NULL)
#define wake_up_nr(x, nr) __wake_up(x, TASK_UNINTERRUPTIBLE | TASK_INTERRUPTIBLE, nr, NULL)
#define wake_up_all(x) __wake_up(x, TASK_UNINTERRUPTIBLE | TASK_INTERRUPTIBLE, 0, NULL)
#define wake_up_interruptible(x) __wake_up(x, TASK_INTERRUPTIBLE, 1, NULL)
#define wake_up_interruptible_nr(x, nr) __wake_up(x, TASK_INTERRUPTIBLE, nr, NULL)
#define wake_up_interruptible_all(x) __wake_up(x, TASK_INTERRUPTIBLE, 0, NULL)
#define wake_up_locked(x) __wake_up_locked((x), TASK_UNINTERRUPTIBLE | TASK_INTERRUPTIBLE)
#define wake_up_interruptible_sync(x) __wake_up_sync((x),TASK_INTERRUPTIBLE, 1)
/**
* 激活等待队列.
* @q: the waitqueue
* @mode: which threads
* @nr_exclusive: 最多激活多少个WQ_FLAG_EXCLUSIVE属性的entry。0表示都不限制。
*/
void fastcall __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);
}
/*
* 激活核心代码。遍历所有task_list,取出wait_queue_t结构(宏操作取出),执行里面的func。
* nr_exclusive表示要执行多少个WQ_FLAG_EXCLUSIVE属性的entry。
*/
static void __wake_up_common(wait_queue_head_t *q, unsigned int mode,
int nr_exclusive, int sync, void *key)
{
struct list_head *tmp, *next;
list_for_each_safe(tmp, next, &q->task_list) {
wait_queue_t *curr;
unsigned flags;
curr = list_entry(tmp, wait_queue_t, task_list);
flags = curr->flags;
if (curr->func(curr, mode, sync, key) &&
(flags & WQ_FLAG_EXCLUSIVE) &&
!--nr_exclusive)
break;
}
}
巧妙的宏
在等待队列中,队列其实是由list_head构成的,而在遍历激活entry的时候,可以取出对应的wait_queue_t结构体。如何做到的?
看下wait_queue_t结构。
struct __wait_queue {
unsigned int flags;
#define WQ_FLAG_EXCLUSIVE 0x01
struct task_struct * task;
wait_queue_func_t func;
// list_head在结构体内部。
struct list_head task_list;
};
我们一般是从外部去取内部成员,而内核链表是通过内部成员去取外部结构体指针。有什么好处?这样可以做通用的链表结构,而不用担心内部单元类型。
那如何从内部成员获得外部结构体指针呢?以wait_queue_t 的变量a为例,内部task_list地址记为b。
b- &( ( (wait_queue_t *) 0 )->task_list)
可以获得wait_queue_t a的地址。
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