Linux等待队列介绍及其操作函数

桃扇骨 2022-12-31 13:19 192阅读 0赞

### Linux等待队列介绍及其操作函数 ###

*  等待队列
 *   *  1、等待队列头
     *  2、等待队列项
     *  3、将队列项添加/移除等待队列头
     *  4、等待唤醒
     *  5、等待事件

# 等待队列 #

等待队列一般应用在阻塞IO中，当设备不可用或数据未准备好的时候就会进入到休眠态。等设备可用的时候就会从休眠态唤醒，然后从设备中读取数据返回给应用程序。  
非阻塞IO简介：[https://blog.csdn.net/weixin\_45309916/article/details/111937086][https_blog.csdn.net_weixin_45309916_article_details_111937086]

## 1、等待队列头 ##

阻塞访问最大的好处就是当设备文件不可操作的时候进程可以进入休眠态，这样可以将CPU 资源让出来。但是，当设备文件可以操作的时候就必须唤醒进程，一般在中断函数里面完成唤醒工作。 Linux 内核提供了等待队列(wait queue)来实现阻塞进程的唤醒工作，如果我们要在驱动中使用等待队列，必须创建并初始化一个等待队列头，等待队列头使用结构体wait\_queue\_head\_t 表示， wait\_queue\_head\_t 结构体定义在文件 include/linux/wait.h 中，结构体内容如下所示：  
![在这里插入图片描述][20201229204220862.png]

定义好等待队列头以后需要初始化， 使用 init\_waitqueue\_head 函数初始化等待队列头，函数原型如下：

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>函数原型</th> 
   <th>参数</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>void init_waitqueue_head(wait_queue_head_t *q)</td> 
   <td>就是要初始化的等待队列头。</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

也可以使用宏 DECLARE\_WAIT\_QUEUE\_HEAD 来一次性完成等待队列头的定义的初始化。

## 2、等待队列项 ##

等待队列头就是一个等待队列的头部，每个访问设备的进程都是一个队列项，当设备不可用的时候就要将这些进程对应的等待队列项添加到等待队列里面。结构体 wait\_queue\_t 表示等待队列项，结构体内容如下：  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80NTMwOTkxNg_size_16_color_FFFFFF_t_70]  
使用宏 DECLARE\_WAITQUEUE 定义并初始化一个等待队列项，宏的内容如下：

DECLARE_WAITQUEUE(name, tsk)

参数：

name ： 就是等待队列项的名字  
tsk ：表示这个等待队列项属于哪个任务(进程)，一般设置为current

在 Linux 内 核 中 current 相 当 于 一 个 全 局 变 量 ， 表 示 当 前 进 程 。 因 此 宏DECLARE\_WAITQUEUE 就是给当前正在运行的进程创建并初始化了一个等待队列项。

## 3、将队列项添加/移除等待队列头 ##

当设备不可访问的时候就需要将进程对应的等待队列项添加到前面创建的等待队列头中，只有添加到等待队列头中以后进程才能进入休眠态。当设备可以访问以后再将进程对应的等待队列项从等待队列头中移除即可。

添加/删除等待队列函数：

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>函数原型</th> 
   <th>作用</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>void add_wait_queue(wait_queue_head_t *q,wait_queue_t *wait)</td> 
   <td>等待队列项添加</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>void remove_wait_queue(wait_queue_head_t *q,wait_queue_t *wait)</td> 
   <td>等待队列项移除</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

等待队列项添加参数说明：

q： 等待队列项要加入的等待队列头。  
wait：要加入的等待队列项。

等待队列项删除参数说明：

q： 要删除的等待队列项所处的等待队列头。  
wait：要删除的等待队列项。

两个函数都没有返回值

## 4、等待唤醒 ##

当设备可以使用的时候就要唤醒进入休眠态的进程，唤醒可以使用如下两个函数：

void wake_up(wait_queue_head_t *q)
    void wake_up_interruptible(wait_queue_head_t *q)

参数 q 就是要唤醒的等待队列头，这两个函数会将这个等待队列头中的所有进程都唤醒。wake\_up 函数可以唤醒处于 TASK\_INTERRUPTIBLE 和 TASK\_UNINTERRUPTIBLE 状态的进程，而 wake\_up\_interruptible 函数只能唤醒处于 TASK\_INTERRUPTIBLE 状态的进程。

## 5、等待事件 ##

除了主动唤醒以外，也可以设置等待队列等待某个事件，当这个事件满足以后就自动唤醒等待队列中的进程，和等待事件有关的 API 函数如表所示：

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>函数</th> 
   <th>描述</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>wait_event(wq, condition)</td> 
   <td>等待以 wq 为等待队列头的等待队列被唤醒，前提是 condition 条件必须满足(为真)，否则一直阻塞 。 此 函 数 会 将 进 程 设 置 为TASK_UNINTERRUPTIBLE 状态</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>wait_event_timeout(wq, condition, timeout)</td> 
   <td>功能和 wait_event 类似，但是此函数可以添加超时时间，以 jiffies 为单位。此函数有返回值，如果返回 0 的话表示超时时间到，而且 condition为假。为 1 的话表示 condition 为真，也就是条件满足了。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>wait_event_interruptible(wq, condition)</td> 
   <td>与 wait_event 函数类似，但是此函数将进程设置为 TASK_INTERRUPTIBLE，就是可以被信号打断。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>wait_event_interruptible_timeout(wq,condition, timeout)</td> 
   <td>与 wait_event_timeout 函数类似，此函数也将进程设置为 TASK_INTERRUPTIBLE，可以被信号打断。</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

[https_blog.csdn.net_weixin_45309916_article_details_111937086]: https://blog.csdn.net/weixin_45309916/article/details/111937086
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