linux Completions 机制

今天药忘吃喽~ 2021-11-23 13:20 274阅读 0赞

内核编程的一个普通模式包括在当前线程之外初始化某个动作, 接着等待这个动作结束. 这个动作可能是创建一个新内核线程或者用户空间进程, 对一个存在着的进程的请求, 或 者一些基于硬件的动作. 在这些情况中, 很有诱惑去使用一个旗标来同步 2 个任务, 使 用这样的代码:

struct semaphore sem; init\_MUTEX\_LOCKED(&sem); start\_external\_task(&sem); down(&sem);

外部任务可以接着调用 up(??sem), 在它的工作完成时.

事实证明, 这种情况旗标不是最好的工具. 正常使用中, 试图加锁一个旗标的代码发现旗 标几乎在所有时间都可用; 如果对旗标有很多竞争, 性能会受损并且加锁方案需要重新审 视. 因此旗标已经对"可用"情况做了很多的优化. 当用上面展示的方法来通知任务完成, 然而, 调用 down 的线程将几乎是一直不得不等待; 因此性能将受损. 旗标还可能易于处 于一个( 困难的 ) 竞争情况, 如果它们表明为自动变量以这种方式使用时. 在一些情况 中, 旗标可能在调用 up 的进程用完它之前消失.

这些问题引起了在 2.4.7 内核中增加了 "completion" 接口. completion 是任务使用的 一个轻量级机制: 允许一个线程告诉另一个线程工作已经完成. 为使用 completion, 你 的代码必须包含 <linux/completion.h>. 一个 completion 可被创建, 使用:

DECLARE\_COMPLETION(my\_completion);

或者, 如果 completion 必须动态创建和初始化: struct completion my\_completion;            /\* ... \*/

init\_completion(&my\_completion); 等待 completion 是一个简单事来调用:

void wait\_for\_completion(struct completion \*c);

注意这个函数进行一个不可打断的等待. 如果你的代码调用 wait\_for\_completion 并且 没有人完成这个任务, 结果会是一个不可杀死的进程.\[[18][]\]18

另一方面, 真正的 completion 事件可能通过调用下列之一来发出: void complete(struct completion \*c);

void complete\_all(struct completion \*c);

如果多于一个线程在等待同一个 completion 事件, 这 2 个函数做法不同. complete 只 唤醒一个等待的线程, 而 complete\_all 允许它们所有都继续. 在大部分情况下, 只有一 个等待者, 这 2 个函数将产生一致的结果.

一个 completion 正常地是一个单发设备; 使用一次就放弃. 然而, 如果采取正确的措施 重新使用 completion 结构是可能的. 如果没有使用 complete\_all, 重新使用一个 completion 结构没有任何问题, 只要对于发出什么事件没有模糊. 如果你使用 complete\_all, 然而, 你必须在重新使用前重新初始化 completion 结构. 宏定义:

INIT\_COMPLETION(struct completion c); 可用来快速进行这个初始化.

作为如何使用 completion 的一个例子, 考虑 complete 模块, 它包含在例子源码里. 这 个模块使用简单的语义定义一个设备: 任何试图从一个设备读的进程将等待(使用 wait\_for\_completion)直到其他进程向这个设备写. 实现这个行为的代码是:

DECLARE\_COMPLETION(comp);

ssize\_t complete\_read (struct file \*filp, char user \*buf, size\_t count, loff\_t \*pos)

printk(KERN\_DEBUG "process %i (%s) going to sleep\\n",current->pid, current->comm);

wait\_for\_completion(&comp);

printk(KERN\_DEBUG "awoken %i (%s)\\n", current->pid, current->comm); return 0; /\* EOF \*/

ssize\_t complete\_write (struct file \*filp, const char user \*buf, size\_t count, loff\_t \*pos)

在本书编写时, 添加可中断版本的补丁已经流行但是还没有合并到主线中.

printk(KERN\_DEBUG "process %i (%s) awakening the readers...\\n", current-

>pid, current->comm); complete(&comp);

return count; /\* succeed, to avoid retrial \*/