linux 內核wait queue

在Linux驅動程序中，可以使用等待隊列(waitqueue)來實現阻塞進程的喚醒。waitqueue很早就作爲一種基本的功能單位出現在Linux內核裏了，它以隊列位基礎數據結構，與進程調度機制緊密結合，能夠用於實現內核中異步事件通知機制。等待隊列可以用來同步對系統資源的訪問。(信號量在內核中也依賴等待隊列來實現)。
    Linux-2.6提供如下關於等待隊列的操作:
    (1) 定義"等待隊列頭", 
        wait_queue_head_t my_queue;

defined in linux/wait.h

  50 struct __wait_queue_head {

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

        
(2) 初始化"等待隊列頭"
        init_waitqueue_head(&my_queue);

defined in linux/wait.c header file

 13 void init_waitqueue_head(wait_queue_head_t *q)

  {
          spin_lock_init(&q->lock);
          INIT_LIST_HEAD(&q->task_list);
  }

   



        定義和初始化的快捷方式:
        DECLARE_WAIT_QUEUE_HEAD(my_queue);   

linux/wait.h

  #define __WAIT_QUEUE_HEAD_INITIALIZER(name) {                           /
          .lock           = __SPIN_LOCK_UNLOCKED(name.lock),              /
          .task_list      = { &(name).task_list, &(name).task_list } }

  #define DECLARE_WAIT_QUEUE_HEAD(name) /
          wait_queue_head_t name = __WAIT_QUEUE_HEAD_INITIALIZER(name)

    (3) 定義等待隊列
        DECLARE_WAITQUEUE(name, tsk);
        定義並初始化一個名爲name的等待隊列(wait_queue_t);

linux/wait.h

  struct __wait_queue {
          unsigned int flags;
  #define WQ_FLAG_EXCLUSIVE       0x01
          void *private;
          wait_queue_func_t func;
          struct list_head task_list;
  };

  typedef struct __wait_queue wait_queue_t;
 

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

    (4) 添加/移除等待隊列
        void fastcall add_wait_queue(wait_queue_head_t *q, wait_queue_t *wait);
        void fastcall remove_wait_queue(wait_queue_head_t *q, wait_queue_t *wait);
        add_wait_queue()用於將等待隊列wait添加到等待隊列頭q指向的等待隊列鏈表中，而remove_wait_queue()用於將等待隊列wait從附屬的等待隊列頭q指向的等待隊列鏈表中移除。


    (5) 等待事件
        wait_event(queue, condition);
        wait_event_interruptible(queue, condition);
        wait_event_timeout(queue, condition, timeout);
        wait_event_interruptible_timeout(queue, condition, timeout);
       等待第一個參數queue作爲等待隊列頭的等待隊列被喚醒，而且第二個參數condition必須滿足，否則阻塞。wait_event()和wait_event_interruptible()的區別在於後者可以被信號打斷，而前者不能。加上timeout後的宏意味着阻塞等待的超時時間，以jiffy爲單位，在第三個參數的timeout到達時，不論condition是否滿足，均返回。


    (6) 喚醒隊列
        void wake_up(wait_queue_head_t *queue);
        void wake_up_interruptible(wait_queue_head_t *queue);
        上述操作會喚醒以queue作爲等待隊列頭的所有等待隊列對應的進程。
        wake_up()               <--->    wait_event()
                                         wait_event_timeout()
        wake_up_interruptible() <--->    wait_event_interruptible()   
                                         wait_event_interruptible_timeout() 

        wake_up()可以喚醒處於TASK_INTERRUPTIBLE和TASK_UNINTERRUPTIBLE的進程
        wake_up_interruptble()只能喚醒處於TASK_INTERRUPTIBLE的進程。


    (7) 在等待隊列上睡眠
        sleep_on(wait_queue_head_t *q);
        interruptible_sleep_on(wait_queue_head_t *q);
      
        sleep_on()函數的作用就是將當前進程的狀態置成TASK_UNINTERRUPTIBLE，定義一個等待隊列，並把它添加到等待隊列頭q，直到支援獲得，q引導的等待隊列被喚醒。
       interruptible_sleep_on()與sleep_on()函數類似，其作用是將目前進程的狀態置成TASK_INTERRUPTIBLE，並定義一個等待隊列，之後把它附屬到等待隊列頭q，直到資源可獲得，q引導的等待隊列被喚醒或者進程收到信號。   

        sleep_on()               <--->   wake_up() 
        interruptible_sleep_on() <--->   wake_up_interruptible()