linux内核多线程

驱动开发中常常会启动几个内核线程,在整个驱动生命周期期间执行某些操作,比如USB驱动的控制线程,一直等待SCSI命令,没有命令的话睡眠,有命令的话就唤醒线程,解析执行相关的命令。还有USB驱动中的扫描线程,如果有新的设备连接到USB总线,则会启动扫描过程,平时时候让出CPU资源休眠。

常用的内核线程创建方法有3个,kernel_thread, kthread_createkthread_run。使用这些函数或宏需要包括如下头文件:

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

#include <linux/kthread.h>//kthread_ceate(), kthread_run()

#include <err.h>//IS_ERR(), PTR_ERR()

 

这些方法创建的内核线程必须能够自己放弃CPU资源,即不要产生死循环而不主动调用scheduel()函数,否则这样CPU会一直忙,因为内核进程/线程是不可抢占的,所以他必须自己能够主动的放弃资源,不管通过什么方式。



1.       头文件

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

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

#include <err.h>              //IS_ERR()、PTR_ERR()

2.       实现

2.1创建线程

在模块初始化时,可以进行线程的创建。使用下面的函数和宏定义:

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

                            void *data,

                            const char namefmt[], ...);

#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线程函数

在线程函数里,完成所需的业务逻辑工作。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(){//条件为真

                      //进行业务处理

               }

               else{//条件为假

                      //让出CPU运行其他线程,并在指定的时间内重新被调度

                      schedule_timeout(HZ);

               }

        }

        …

        return 0;

}

2.3结束线程

在模块卸载时,可以结束线程的运行。使用下面的函数:

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.       注意事项

(1)       在调用kthread_stop函数时,线程函数不能已经运行结束。否则,kthread_stop函数会一直进行等待。

(2)       线程函数必须能让出CPU,以便能运行其他线程。同时线程函数也必须能重新被调度运行。在例子程序中,这是通过schedule_timeout()函数完成的。

4.性能测试

可以使用top命令来查看线程(包括内核线程)的CPU利用率。命令如下:

       top –p 线程号

可以使用下面命令来查找线程号:

       ps aux|grep 线程名


可以用下面的命令显示所有内核线程:
      ps afx


       注:线程名由kthread_create函数的第三个参数指定

 

*****************************************************************************************************

1 使用kthread_create创建线程:
    struct task_struct *kthread_create(int (*threadfn)(void *data),

                                                                  void *data,
                                                                   const char *namefmt, ...);
这个函数可以像printk一样传入某种格式的线程名 
线程创建后,不会马上运行,而是需要将kthread_create() 返回的task_struct指针传给wake_up_process(),然后通过此函数运行线程。 
2. 当然,还有一个创建并启动线程的函数:kthread_run 
   struct task_struct *kthread_run(int (*threadfn)(void *data),
                                    void *data,
                                    const char *namefmt, ...);
3. 线程一旦启动起来后,会一直运行,除非该线程主动调用do_exit函数,或者其他的进程调用kthread_stop函数,结束线程的运行。 
    int kthread_stop(struct task_struct *thread);
kthread_stop() 通过发送信号给线程。 
如果线程函数正在处理一个非常重要的任务,它不会被中断的。当然如果线程函数永远不返回并且不检查信号,它将永远都不会停止。 
参考:Kernel threads made easy

 

代码

在执行kthread_stop的时候,目标线程必须没有退出,否则会Oops。原因很容易理解,当目标线程退出的时候,其对应的task结构也变得无效,kthread_stop引用该无效task结构就会出错。

为了避免这种情况,需要确保线程没有退出,其方法如代码中所示:

thread_func()

{

    // do your work here

    // wait to exit

    while(!thread_could_stop())

    {

           wait();

    }

}

exit_code()

{

     kthread_stop(_task);   //发信号给task,通知其可以退出了

}

这种退出机制很温和,一切尽在thread_func()的掌控之中,线程在退出时可以从容地释放资源,而不是莫名其妙地被人“暗杀”。

 

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