Linux內核線程編程方法

       內核經常需要在後臺執行一些操作,這種任務就可以通過內核線程(kernle thread)完成--獨立運行在內核空間的標準進程。內核線程和普通的進程間的區別在於內核線程沒有獨立的地址空間,mm指針被設置爲NULL;它只在 內核空間運行,從來不切換到用戶空間去;並且和普通進程一樣,可以被調度,也可以被搶佔。實際上,內核線程只能由其他內核線程創建,在現有的內核線程中創建一個新的內核線程的方法:

kthread_create:創建線程。
struct task_struct *kthread_create(int (*threadfn)(void *data),void *data,const char *namefmt, ...);
線程創建後,不會馬上運行,而是需要將kthread_create() 返回的task_struct指針傳給wake_up_process(),然後通過此函數運行線程。
kthread_run :創建並啓動線程的函數:
struct task_struct *kthread_run(int (*threadfn)(void *data),void *data,const char *namefmt, ...);
kthread_stop:通過發送信號給線程,使之退出。
int kthread_stop(struct task_struct *thread);
線程一旦啓動起來後,會一直運行,除非該線程主動調用do_exit函數,或者其他的進程調用kthread_stop函數,結束線程的運行。
但如果線程函數正在處理一個非常重要的任務,它不會被中斷的。當然如果線程函數永遠不返回並且不檢查信號,它將永遠都不會停止。

1.       頭文件

#include <linux/sched.h>   //wake_up_process()

#include <linux/kthread.h> //kthread_create()、kthread_run()

#include <err.h> //IS_ERR()、PTR_ERR()

2.       實現

2.1創建線程

kernel thread可以用kernel_thread創建,但是在執行函數裏面必須用daemonize釋放資源並掛到init下,還需要用completion等待這一過程的完成。爲了簡化操作kthread_create閃亮登場。

在模塊初始化時,可以進行線程的創建。使用下面的函數和宏定義:

struct task_struct *kthread_create(int (*threadfn)(void *data),

                            void *data,

                            const char namefmt[], ...);

kthread_create源碼詳解見http://blog.sina.com.cn/s/blog_6237dcca0100gq67.html


#define kthread_run(threadfn, data, namefmt, ...)                     /

({                                                            /

    struct task_struct *__k                                        /

           = kthread_create(threadfn, data, namefmt, ## __VA_ARGS__); /

    if (!IS_ERR(__k))                                        /

           wake_up_process(__k);                                /

    __k;                                                     /

})

例如:

static struct task_struct *test_task;

static int test_init_module(void)

{

    int err;

    test_task = kthread_create(test_thread, NULL, "test_task");

    if(IS_ERR(test_task)){

      printk("Unable to start kernel thread./n");

      err = PTR_ERR(test_task);

      test_task = NULL;

      return err;

    }

    wake_up_process(test_task);

    return 0;

}

        module_init(test_init_module);

2.2線程函數

在線程函數裏,完成所需的業務邏輯工作。主要框架如下所示:

int threadfunc(void *data){

        …

        while(1){

               set_current_state(TASK_UNINTERRUPTIBLE);

               if(kthread_should_stop()) break;

               if(){//條件爲真

                      //進行業務處理

               }

               else{//條件爲假

                      //讓出CPU運行其他線程,並在指定的時間內重新被調度

                      schedule_timeout(HZ);

               }

        }

        …

        return 0;

}

2.3結束線程

在模塊卸載時,可以結束線程的運行。使用下面的函數:

int kthread_stop(struct task_struct *k);

例如:

              static void test_cleanup_module(void)

{

            if(test_task){

                kthread_stop(test_task);

                test_task = NULL;

            }

}

module_exit(test_cleanup_module);

3.       注意事項

(1)       在調用kthread_stop函數時,線程函數不能已經運行結束。否則,kthread_stop函數會一直進行等待。

(2)       線程函數必須能讓出CPU,以便能運行其他線程。同時線程函數也必須能重新被調度運行。在例子程序中,這是通過schedule_timeout()函數完成的。

4.性能測試

可以使用top命令來查看線程(包括內核線程)的CPU利用率。命令如下:

       top –p 線程號

可以使用下面命令來查找線程號:

       ps aux|grep 線程名

       注:線程名由kthread_create函數的第三個參數指定。


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