linux一些机制的总结

1．  Work

 

将任务添加到系统的工作队列中

Struct work_struct  cd_wq;

INIT_WORK(&cd_wq,work_func);

Schedule_work(&cd_wq);

实际上工作队列就是一个进程，添加到工作队列中就是调度的时候运行

 

Struct delayed_work otg_event;

#define DELAY_TIME  100

INIT_DELAYED_WORK(&otg_event,work_delayed_func);

Schedule_delayed_work(&otg_event,DELAY_TIME);

Cancel_delay_work(&otg_event);

 

       Flush_scheduled_work(void)

       刷新共享队列，因为不知道谁可能会用到这个队列，所以不能知道flush_schedule_work返回需要多长时间

 

创建自己的工作队列，并且将工作添加到此工作队列中（一个进程）

用PS能看到此工作队列名

Struct workqueue_struct *workstruct;

Struct work_struct  work;

Workqueue=create_singlethread_workqueue(dev_name(kobject));

INIT_WORK(&work,work_func);

Queue_work(workqueue,&work);

Destroy_workqueue(workqueue);

 

2．  Tasklet

Struct tasklet_struct finish_tasklet;

Tasklet_init(&finish_tasklet,tasklet_func,(unsigned long)xxx);

Tasklet_func(unsigned long param)

{    

       Struct XXX *xxx ;

       Xxx=(struct XXX *)param;

       …

}

Tasklet_schedule(&finish_tasklet);

Tasklet_kill(&finish_tasklet);

这里，tasklet与work类似

不过在硬件中断服务程式中，同时调度tasklet和work，tasklet会被先调用，也就是说tasklet在那些需要快速调用的中断下半部中可能会有较大的应用

比如

static irqreturn_t hw_irq(…)

{

       Schedule_work(&work1);

       Taklet_schedule(&tasklet1);

}

虽然tasklet激活得晚，但会先调度

同时在tasklet_handle中一般不做休眠的操作，如果在handle中msleep(10),编译的会有提示

 

3．  Completion

有点类似信号量，保证按照某种顺序执行,实现同步

#include<linux/completion>

Struct completion done;

Init_completion(&done);

Wait_for_completion(&done); //死锁

Wait_for_completion_timeout(&done,timeout)://不死锁 超时则处理

Wait_for_completion_interruptible(&done);//可以被信号打断，如果当前进程受到TIF_SIGPENDING信号，则等待该完成量的进程会被从等待队列中删除

Wait_for_completion_interruptible_timeout(&done,timeout);

Complete(&done);

Complete_all(&done);

 

完成量机制是基于等待队列的，内核使用该机制等待某一操作的完成。其有两个参与者：一是等待某操作完成；另一是在操作完成时发出声明。当然可以有“任意数目”个进程等待操作完成。

        完成量的数据描述如下：

 struct completion {
     unsigned int done;       /* 用于处理“在进程开始等待之前，事件或操作已经完成” */
     wait_queue_head_t wait;  /* 地等待队列 */
 };

         一、完成量的初始化

        初始化一个动态分配的completion完成量结构体，

 static inline void init_completion(struct completion *x)
 {
     x->done = 0;
     init_waitqueue_head(&x->wait);
 }

        初始化一个静态completion完成量结构体。

 #define DECLARE_COMPLETION(work) \
     struct completion work = COMPLETION_INITIALIZER(work)

         二、添加到等待队列

        进程可以通用一下函数添加到等待队列

 void __sched wait_for_completion(struct completion *x)
 unsigned long __sched wait_for_completion_timeout(struct completion *x, unsigned long timeout)
 int __sched wait_for_completion_interruptible(struct completion *x)
 long __sched wait_for_completion_interruptible_timeout(struct completion *x, unsigned long timeout)
 int __sched wait_for_completion_killable(struct completion *x)
 long __sched wait_for_completion_killable_timeout(struct completion *x, unsigned long timeout)

        (1) 进程在等待完成时处于不可中断状态，若使用wait_for_completion_interruptible表示可中断，如果进程被中断，则返回-ERESTARTSYS，否则返回0；

        (2) wait_for_completion_timeout表示等待事件的发生，并且提供超时设置，如果超过了这一设置，则取消等待，可防止无限等待；如果在超时之前完成则返回剩余时间，否则返回0。

        (3) wait_for_completion_killable表示可以由kill信号中断。

        其他函数均是这三者的变种。

       三、唤醒进程

        进程唤醒，可以通过以下函数实现：

 extern void complete(struct completion *);
 extern void complete_all(struct completion *);

        (1) complete调用每次只能从等待队列中移除一个进程。如果等待队列有N个进程，则需要执行N次、
        (2) complete_all唤醒所有的等待线程。

                

        done的解释：

        每次调用complete，done计数器都会+1，仅当done=0时，wait_for系列函数才会使得调用进程睡眠。

4．  Time.c

调试时可以查看当前时间 ns单位

       struct timespec tv3;

       getnstimeofday(&tv3);

      

       //定时启动的操作相关

       #define timer_req 20

       struct timer_list timer;

       setup_timer(&timer,timer_func,(u32)param);

       mod_timer(&timer,jiffies+HZ/1000*timer_req);

       del_timer(&timer);

 

5.    semaphore

       Struct semaphore mutex;

       Init_MUTEX(&mutex); //这里将信号量初始为互斥锁，即设置信号量的值为1

       Down(&mutex); //--

       Up(&mutex); //++

       //两个信号量可以用于同步 1,0

       //一个信号量可以用于互斥 1

       //一个信号量初始值大于1 表明可以被多个调用

 

6.        mutex

struct mutex lock;

       mutex_init(&lock);

       mutex_lock(&lock);

       mutex_unlock(&lock);

 

7.        spin_lock

由于自旋锁使用者一般保持锁时间非常短，所以选择自旋锁而调用者不会进入睡眠，所以自旋锁的效率远高于互斥锁。

信号量和读写信号量适合于保持时间较长的情况，它们会导致调用者睡眠，因此只能在进程上下文中使用（_trylock的变种能在中断上下文使用）；而自旋锁非常适合保持时间非常短的情况，因为一个被争用的自旋锁使用请求它的线程在等待重新可用时自旋，特别浪费处理时间，这也是自旋锁的要害之处，所以自旋锁不应该被长时间持有。在实际应用中，自旋锁代码只能有几行，而持有自旋锁的时间也一般不会超过两次上下文切换，因为线程一旦进行切换，至少花费切出切入两次，自旋锁的时间如果远远长于两次上下文切换，就会让线程睡眠，这也失去了设计自旋锁的意义。

如果被保护的共享资源只能在进程上下文（也就是多个线程共享的资源）访问，使用信号量保护该共享资源非常合适，如果对于共享资源的访问时间非常短，自旋锁也可以。但是，如果被保护的共享资源需要在中断上下文访问（包括底半部即中断处理句柄和顶半部即软中断，就必须使用自旋锁。

 

Spinlock_t lock;

Spin_lock_init(&lock);

Spin_lock(&lock);

Spin_unlock(&lock);

 

Spin_lock_irq(&lock);

Spin_unlock_irq(&lock);

//在某些情况下需要访问共享资源时必须中断失效，然后访问后才能使能中断，这种时候会用到spin_lock_irq，spin_unlock_irq。考虑mxc_spi.c的驱动，在中断处理程序中有对队列是否为空进行判断，而队列的操作在中断服务程式和其他函数中均有涉及，这个时候就要保证访问共享资源时是否使中断失效

中断处理程序中，使用spin_lock spin_unlock 判断队列是否为空

外部函数中，使用spin_lock_irq spin_unlock_irq 判断队列是否为空

 

 

Spin_lock_irqsave(&lock); //保护访问共享资源前的中断标志，然后失效中断；

Spin_lock_irqrestore(&lock);//恢复访问共享资源前的中断标志，然后使能中断

 

8． Kref

       对于U盘这种支持热插拔的设备，如果用户程序正在访问的时候设备突然被拔掉，驱动程序中的设备对象是否立刻释放呢？如果立刻释放，系统调用一定会发生内存非法访问，如果需要等到用户程序close之后在释放设备对象，可以通过计数kref来实现。

       Struct kref ref;

       Kref_init(&ref);

       Kref_get(&ref);

       Kref_put(&ref,release_func);

设想，在一个字符设备的probe中，初始化计数为1，在open函数中kref_get，计数又加一，

如果出现热插拔事件，在device_disconnect函数，调用kref_put 减一，此时还不执行release_func，不释放设备对象，只有在close函数调用时，再次调用kref_put，这样计数为0，则会调用release_func，从而正确退出，保证内存管理（USB中用到） 

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