内核等待队列

等待队列:

          在 Linux 驱动程序设计中,可以使用等待队列来实现进程的阻塞.

          等待队列可以看作保存进程的容器,在阻塞进程时,将进程放入等待队列;

          当唤醒进程时,从等待队列中取出进程.

等待队列在内核的定义

struct __wait_queue_head {
	spinlock_t lock;  //自旋锁
	struct list_head task_list;//内核链表
};
typedef struct __wait_queue_head wait_queue_head_t;

等待队列的 定义 和 初始化 wait_queue_head_t    DECLARE_WAIT_QUEUE_HEAD  :

          Linux 2.6 内核提供了如下关于等待队列的操作

                  1,定义等待队列.

                    wait_queue_head_t   my_queue

              2,初始化等待队列.

                    init_waitqueue_head ( &my_queue )

              3,定义并初始化等待队列.

                   DECLARE_WAIT_QUEUE_HEAD(my_queue )


等待队列的 睡眠  wait_event_interruptible :

有条件睡眠:

              1,  wait_event ( queue , condition )

                    当 condition ( 一个布尔表达式 ) 为真,立即返回;否则让进程进入 TASK_UNINTERRUPTIBLE 模式

                    睡眠,并挂在 queue 参数所指定的等待队列上.


             2,  wait_event_interruptible ( queue , condition )

                    当 condition ( 一个布尔表达式 ) 为真,立即返回;否则让进程进入 TASK_INTERRUPTIBLE 模式

                    睡眠,并挂在 queue 参数所指定的等待队列上.


              3, int  wait_event_killable ( wait_queue_t  queue , condition )

                    当 condition ( 一个布尔表达式 ) 为真,立即返回;否则让进程进入 TASK_KILLABLE 模式

                    睡眠,并挂在 queue 参数所指定的等待队列上.


无条件睡眠:

                    ( 老版本,不建议使用 )

                    sleep_on  ( wait_queue_head_t  *q )

                    让进程进入 不可中断 的睡眠,并把它放入等待队列 q.


                    interruptible_sleep_on  ( wait_queue_head_t  *q )

                    让进程进入 可中断 的睡眠,并把它放入等待队列 q.


等待队列中唤醒进程 wake_up :

                    wake_up ( wait_queue_t  *q )

                    从等待队列 q 中唤醒状态为 TASKUNINTERRUPTIBLETASK_INTERRUPTIBLETASK_KILLABLE

                    的所有进程.

                    wake_up_interruptible ( wait_queue_t  *q )

                    从等待队列 q 中唤醒状态为 TASK_INTERRUPTIBLE 的进程.


实例 --- 按键驱动程序 优化:

下面列出一个实例,方便理解和使用 等待队列:

比如我们在编写 按键驱动程序的时候,我们的 应用程序 采用 while(1) 一直去 read 按键值,这样的话 CPU 消耗占用过大

所以,我们采用 等待队列 来优化按键驱动程序:


首先定义并且初始化 等待队列:

在程序开头 定义并且初始化 等待队列  DECLARE_WAIT_QUEUE_HEAD 

static DECLARE_WAIT_QUEUE_HEAD(button_waitq);

并定义一个 static volatile 变量:

static volatile int ev_press = 0;

然后 在 read 方法中 将等待队列睡眠:

在有按键按下的时候,读取按键值;

没有按键按下 的情况下将等待队列睡眠睡眠  wait_event_interruptible 


    static int tq2440_irq_read(struct file *filp, char __user *buff, size_t count, loff_t *offp)  
    {  
        unsigned long err;  
      
        if (!ev_press)  
        {  
            if (filp->f_flags & O_NONBLOCK)  
                return -EAGAIN;  
            else  
                wait_event_interruptible(button_waitq, ev_press);  
        }  
      
        ev_press = 0;  
      
        err = copy_to_user(buff, (const void *)key_values, min(sizeof(key_values), count));  
      
        return err ? -EFAULT : min(sizeof(key_values), count);  
    }  


再在中断服务程序中 唤醒等待队列:

在中断服务程序中 唤醒等待队列  wake_up_interruptible 

在按键按下时,进入中断服务程序,在这时候 将等待队列唤醒


<span style="background-color: rgb(255, 255, 255);">static irqreturn_t irq_interrupt(int irq, void *dev_id)  
{  
    struct button_irq_desc *button_irqs = (struct button_irq_desc *)dev_id;  
    int down;  
  
    down = !s3c2410_gpio_getpin(button_irqs->pin);  
  
    if (down != (key_values[button_irqs->number] & 1))  
    {  
        key_values[button_irqs->number] = '0' + down;  
        ev_press = 1;  
        wake_up_interruptible(&button_waitq);  
    }  
  
    return IRQ_RETVAL(IRQ_HANDLED);  
}</span>



通过 对 static volatile int ev_press 变量的值 判断,来确定 等待队列 是睡眠 还是马上读取键值 .


测试 --- 按键驱动程序:

1,insmod 驱动;



2,在后台运行 测试应用程序:



3,ps  命令查看 应用程序状态:

buttons  stat 状态为 sleep;

内核等待队列_第1张图片


4,cat /proc/interrupts 命令 看中断有没有被申请:

看各个按键的中断有没有被申请  KEY1-4 :

内核等待队列_第2张图片


5,测试按键:

觉得另外的一篇博客对等待队列讲解的也很不错

http://blog.chinaunix.net/uid-25014876-id-60025.html

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