什么是 workqueue ? Linux 中的 Workqueue 机制就是为了简化内核线程的创建。通过调用 workqueue 的接口就能创建内核线程。并且可以根据当前系统 CPU 的个数创建线程的数量,使得线程处理的事务能够并行化。
workqueue 是内核中实现简单而有效的机制,他显然简化了内核 daemon 的创建,方便了用户的编程,,
Workqueue 机制的实现
Workqueue 机制中定义了两个重要的数据结构,分析如下:
1、cpu_workqueue_struct 结构。该结构将 CPU 和内核线程进行了绑定。在创建 workqueue 的过程中, Linux 根据当前系统 CPU 的个数创建 cpu_workqueue_struct 。在该结构主要维护了一个任务队列,以及内核线程需要睡眠的等待队列,另外还维护了一个任务上下文,即 task_struct 。
2、work_struct 结构是对任务的抽象。在该结构中需要维护具体的任务方法,需要处理的数据,以及任务处理的时间。该结构定义如下:
struct work_struct {
unsigned long pending;
struct list_head entry; /* 将任务挂载到 queue 的挂载点 */
void (*func)(void *); /* 任务方法 */
void *data; /* 任务处理的数据 */
void *wq_data; /* work 的属主 */
strut timer_list timer; /* 任务延时处理定时器 */
};
当用户调用 workqueue 的初始化接口 create_workqueue 或者 create_singlethread_workqueue 对 workqueue 队列进行初始化时,内核就开始为用户分配一个 workqueue 对象,并且将其链到一个全局的 workqueue 队列中。然后 Linux 根据当前 CPU 的情况,为 workqueue 对象分配与 CPU 个数相同的 cpu_workqueue_struct 对象,每个 cpu_workqueue_struct 对象都会存在一条任务队列。紧接着, Linux 为每个 cpu_workqueue_struct 对象分配一个内核 thread ,即内核 daemon 去处理每个队列中的任务。至此,用户调用初始化接口将 workqueue 初始化完毕,返回 workqueue 的指针。
在初始化 workqueue 过程中,内核需要初始化内核线程,注册的内核线程工作比较简单,就是不断的扫描对应 cpu_workqueue_struct 中的任务队列,从中获取一个有效任务,然后执行该任务。所以如果任务队列为空,那么内核 daemon 就在 cpu_workqueue_struct 中的等待队列上睡眠,直到有人唤醒 daemon 去处理任务队列。
Workqueue 初始化完毕之后,将任务运行的上下文环境构建起来了,但是具体还没有可执行的任务,所以,需要定义具体的 work_struct 对象。然后将 work_struct 加入到任务队列中, Linux 会唤醒 daemon 去处理任务。
上述描述的 workqueue 内核实现原理可以描述如下:
Workqueue 编程接口
序号
接口函数
说明
1
create_workqueue
2
create_singlethread_workqueue
3
destroy_workqueue
4
schedule_work
@ work_struct :具体任务对象指针
5
schedule_delayed_work
@work_struct :具体任务对象指针
@delay :延迟时间
都属于昨天。哪怕那山再青,那水再秀,