linux wait queue

在Linux驱动程序中，可以使用等待队列(waitqueue)来实现阻塞进程的唤醒。waitqueue很早就作为一种基本的功能单位出现在Linux内核里了，它以队列位基础数据结构，与进程调度机制紧密结合，能够用于实现内核中异步事件通知机制。等待队列可以用来同步对系统资源的访问。(信号量在内核中也依赖等待队列来实现)。
    Linux-2.6提供如下关于等待队列的操作:
    (1) 定义"等待队列头",
        wait_queue_head_t my_queue;

defined in linux/wait.h

  50 struct __wait_queue_head {

 51         spinlock_t lock;
 52         struct list_head task_list;
 53 };
 54 typedef struct __wait_queue_head wait_queue_head_t;

        
(2) 初始化"等待队列头"
        init_waitqueue_head(&my_queue);

defined in linux/wait.c header file

  13 void init_waitqueue_head( wait_queue_head_t *q)

 14 {
 15         spin_lock_init(&q->lock);
 16         INIT_LIST_HEAD(&q->task_list);
 17 }

  



        定义和初始化的快捷方式:
        DECLARE_WAIT_QUEUE_HEAD(my_queue);  

linux/wait.h

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

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

    (3) 定义等待队列
        DECLARE_WAITQUEUE(name, tsk);
        定义并初始化一个名为name的等待队列(wait_queue_t);

linux/wait.h

 32 struct __wait_queue {
 33         unsigned int flags;
 34 #define WQ_FLAG_EXCLUSIVE       0x01
 35         void *private;
 36         wait_queue_func_t func;
 37         struct list_head task_list;
 38 };

 28 typedef struct __wait_queue wait_queue_t;
 

 62 #define __WAITQUEUE_INITIALIZER(name, tsk) {                            /
 63         .private        = tsk,                                          /
 64         .func           = default_wake_function,                        /
 65         .task_list      = { NULL, NULL } }
 66 
 67 #define DECLARE_WAITQUEUE(name, tsk)                                    /
 68         wait_queue_t name = __WAITQUEUE_INITIALIZER(name, tsk)

    (4) 添加/移除等待队列
        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()用于将等待队列wait添加到等待队列头q指向的等待队列链表中，而remove_wait_queue()用于将等待队列wait从附属的等待队列头q指向的等待队列链表中移除。


    (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);
       等待第一个参数queue作为等待队列头的等待队列被唤醒，而且第二个参数condition必须满足，否则阻塞。wait_event()和wait_event_interruptible()的区别在于后者可以被信号打断，而前者不能。加上timeout后的宏意味着阻塞等待的超时时间，以jiffy为单位，在第三个参数的timeout到达时，不论condition是否满足，均返回。


    (6) 唤醒队列
        void wake_up(wait_queue_head_t *queue);
        void wake_up_interruptible(wait_queue_head_t *queue);
        上述操作会唤醒以queue作为等待队列头的所有等待队列对应的进程。
        wake_up()               <--->    wait_event()
                                         wait_event_timeout()
        wake_up_interruptible() <--->    wait_event_interruptible()  
                                         wait_event_interruptible_timeout()

        wake_up()可以唤醒处于TASK_INTERRUPTIBLE和TASK_UNINTERRUPTIBLE的进程
        wake_up_interruptble()只能唤醒处于TASK_INTERRUPTIBLE的进程。


    (7) 在等待队列上睡眠
        sleep_on(wait_queue_head_t *q);
        interruptible_sleep_on(wait_queue_head_t *q);
     
        sleep_on()函数的作用就是将当前进程的状态置成TASK_UNINTERRUPTIBLE，定义一个等待队列，并把它添加到等待队列头q，直到支援获得，q引导的等待队列被唤醒。
       interruptible_sleep_on()与sleep_on()函数类似，其作用是将目前进程的状态置成TASK_INTERRUPTIBLE，并定义一个等待队列，之后把它附属到等待队列头q，直到资源可获得，q引导的等待队列被唤醒或者进程收到信号。  

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