ldd3学习之十二(2)：高级字符驱动程序操作--等待队列，阻塞I/O，休眠

向右看齐 2022-06-18 03:29 153阅读 0赞

在应用程序调用read,write时，若驱动程序无法立即满足要求，该如何响应？驱动程序应该（默认）阻塞该进程，将其置入休眠状态直到请求可继续。

**1.休眠**

进程被置为休眠，意味着它被标识为处于一个 特殊的状态并且从调度器的运行队列中移走。 这个进程将不被在任何 CPU 上调度，即将不会运行。 直到发生某些事情改变了那个状态。 安全地进入休眠的两条规则：

（1） 永远不要在原子上下文中进入休眠，即当驱动在持有一个 自旋锁、seqlock或者 RCU 锁时不能睡眠； 关闭中断也不能睡眠。持有一个信号量时休眠是合法的，但你应当仔细查看代码：如果代码在持有一个信号量时睡眠，任何其他的等待这个信号量的线程也会休眠。因此发生在 持有信号量时的休眠必须短暂，而且决不能阻塞那个将最终唤醒你的进程。

（2）当进程被唤醒，它并不知道休眠了多长时间以及休眠时发生什么；也不知道是否另有进程也在休眠等待同一事件，且那个进程可能在它之前醒来并获取了所等待的资源。所以不能对唤醒后的系统状态做任何的假设，并 必须重新检查等待条件来确保正确的响应。

(3)除非确信其他进程会在 其他地方唤醒休眠的进程，否则也不能睡眠。使进程可被找到意味着：需要维护一个称为等待队列的数据结构。它是一个进程链表，其中饱含了等待某个特定事件的所有进程。在 Linux 中， 一个等待队列由一个wait\_queue\_head\_t 结构体来管理，其定义在 中。wait\_queue\_head\_t 类型的数据结构非常简单：

1.  struct \_\_wait\_queue\_head \{   
    
2.      spinlock\_t lock;  
    
3.      struct list\_head task\_list;  
    
4.  \};
5.  typedef struct \_\_wait\_queue\_head wait\_queue\_head\_t;

它包含一个自旋锁和一个链表。这个链表是一个等待队列入口，它被声明做 wait\_queue\_t。wait\_queue\_head\_t包含关于睡眠进程的信息和它想怎样被唤醒。

定义等待队列头

1.  //静态方法  
    
2.  DECLARE\_WAIT\_QUEUE\_HEAD(name);  
    
3.  //动态方法  
    
4.  wait\_queue\_head\_t my\_queue;
5.  init\_waitqueue\_head(&my\_queue);

定义等待队列

1.  DECLARE\_WAITQUEUE(name, tsk)

添加/移除等待队列

1.  void fastcall add\_wait\_queue(wait\_queue\_head\_t \*q, wait\_queue\_t \*wait)；
2.  void fastcall remove\_wait\_queue(wait\_queue\_head\_t \*q, wait\_queue\_t \*wait)；

将等待队列wait添加到q/从q移除。

在等待队列上睡眠

1.  sleep\_on(wait\_queue\_head\_t \* q)；
2.  interruptible\_sleep\_on(wait\_queue\_head\_t \* q)；
3.  //这两个函数将当前进程无条件休眠在给定的队列上，由于安全因素（sleep\_on（）不提供竞态的任何保护），不用这两个函数,ldd3建议弃用这两个函数

**简单休眠**

Linux 内核中最简单的休眠方式是称为 wait\_event的宏(及其变种)，它实现了休眠和进程等待的条件的检查。形式如下:

1.  wait\_event(queue, condition)/\*不可中断休眠,不推荐\*/  
    
2.  wait\_event\_interruptible(queue, condition)/\*推荐，返回非零值意味着休眠被中断,且驱动应返回 \-ERESTARTSYS\*/  
    
3.  wait\_event\_timeout(queue, condition, timeout)  
    
4.  wait\_event\_interruptible\_timeout(queue, condition, timeout)  
    
5.  /\*有限的时间的休眠；若超时，则不管条件为何值返回0，\*/  
    
6.  唤醒休眠进程的函数称为 wake\_up，形式如下：  
    
7.  void wake\_up(wait\_queue\_head\_t \*queue);  
    
8.  void wake\_up\_interruptible(wait\_queue\_head\_t \*queue);

wake\_up唤醒queue中的所有进程，wake\_up\_interruptible 唤醒queue中的可中断休眠

约定：用 wake\_up 唤醒 wait\_event ；用 wake\_up\_interruptible 唤醒wait\_event\_interruptible。

**2.阻塞和非阻塞操作**

全功能的 read 和 write 方法涉及到进程可以决定是进行非阻塞 I/O还是阻塞 I/O操作。明确的非阻塞 I/O 由 filp->f\_flags 中的 O\_NONBLOCK 标志来指示（定义再 被 自动包含）。浏览源码，会发现O\_NONBLOCK 的另一个名字：O\_NDELAY ，这是为了兼容 System V 代码。O\_NONBLOCK 标志缺省地被清除，因为等待数据的进程的正常行为只是睡眠.

其实不一定只有read 和 write 方法有阻塞操作，open也可以有阻塞操作。

一个例子

1.  while(!have\_date)  
    
2.  \{   
    
3.      if (filp\->f\_flags & O\_NONBLOCK)  
    
4.          return \-EAGAIN;  
    
5.    
    
6.      wait\_event\_interruptible(wq,have\_date);  
    
7.  \}//用while，而不用if,是因为中断也有可能唤醒该等待队列  
    
8.  wake\_up（&wq）;

PS:

① 默认情况下，读写操作应该是阻塞的

② 驱动程序不是一个进程，更不是一个线程，只是一些被APP进程调用的函数，其阻塞的是调用该函数的进程。

**3.高级休眠**

①定义并初始化一个等待队列，将进程改为TASK\_UNINTERRUPTIBLE/TASK\_INTERRUPTERIBLE,并将等待队列添加到等待队列头。

1.  set\_current\_state(state\_value)；

②通过schedule()放弃CPU，调度其他进程执行。

③进程被其他地方唤醒，将等待队列移出等待队列头。

1.  void test(void)  
    
2.  \{ 
3.      DECLARE\_WAITQUEUE(wait\_name, current);  
    
4.      add\_wait\_queue(&my\_queue, &wait\_name);  
    
5.    
    
6.      set\_current\_state(TASK\_INTERRUPTIBLE);  
    
7.    
    
8.      schedule();  
    
9.      if (signal\_pending(current))  
    
10.     \{   
    
11.         ret = \-ERESTARTSYS;  
    
12.         goto err2;  
    
13.     \}  
    
14.   
    
15. eer2:  
    
16.     remove\_wait\_queue(&my\_queue, &wait\_name);  
    
17.     set\_current\_state(TASK\_RUNNING);  
    
18.   
    
19.     return 0;  
    
20. \}

void test2(void)

wake\_up(& my\_queue );

PS: 当多个等待队列，信号量出现时，谨防死锁

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桔色花花朵2012-02-21 22:16:08

**leon\_yu**: 有什么问题吗？请指教.....

木有木有，感慨一下，LZ强大！

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![40_avatar_small.jpg][]

leon\_yu2012-02-13 10:31:27

**桔色花花朵**: 默认情况下，读写操作应该是阻塞的![Image 1][].....

有什么问题吗？请指教

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