linux中workqueue機制分析
走入linux的殿堂已經有一年有餘了，在這裡我想將linux的各種實現機制分析一遍，一方面對自己來說也是溫故而知新，另一方面，促進大家的交流，最 好能夠給大家一些拋磚引玉的啟迪。我是硬體出身，搞硬體已經好多年了，從是專門軟體開發也接近兩年了，在這一段時間內我越發認為軟硬體協同設計是未來發展 的主流，軟硬體的界限越來越模糊，軟硬體的設計思想是相通的，實現方法是各異的，實現的結果上當然也存在較大差別，因此，很有必要做好軟硬體的協同設計。 本著這樣的想法，我想將我所認識的linux分析一遍，特別是一些我認為精華和重要的機制，另外在討論過程中，我會插入一些其他的os實現機制，進行對比 分析，我把這一類blog文章劃歸為「linux機制分析」，希望大家支援。
linux中的workqueue機制就是為了簡化核心執行緒的建立。通過呼叫workqueue的介面就能建立核心執行緒。並且可以根據當前系統cpu的個數建立執行緒的數量，使得執行緒處理的事務能夠並行化。
workqueue是核心中實現簡單而有效的機制，他顯然簡化了核心daemon的建立，方便了使用者的程式設計，
workqueue機制中定義了兩個重要的資料結構，分析如下：
1、 cpu_workqueue_struct結構。該結構將cpu和核心執行緒進行了繫結。在建立workqueue的過程中，linux根據當前系統cpu的個數建立cpu_workqueue_struct。在該結構主要維護了乙個任務佇列，以及核心執行緒需要睡眠的等待佇列，另外還維護了乙個任務上下文，即task_struct。
2、 work_struct結構是對任務的抽象。在該結構中需要維護具體的任務方法，需要處理的資料，以及任務處理的時間。該結構定義如下：
struct work_struct {
unsigned long pending;
struct list_head entry;
void (*func)(void *);
void *data;
void *wq_data;
strut timer_list timer;
當使用者呼叫workqueue的初始化介面create_workqueue或者create_singlethread_workqueue對workqueue佇列進行初始化時，核心就開始為使用者分配乙個workqueue物件，並且將其鏈到乙個全域性的workqueue佇列中。然後linux根據當前cpu的情況，為workqueue物件分配與cpu個數相同的cpu_workqueue_struct物件，每個cpu_workqueue_struct物件都會存在一條任務佇列。緊接著，linux為每個cpu_workqueue_struct物件分配乙個核心thread，即核心daemon去處理每個佇列中的任務。至此，使用者呼叫初始化介面將workqueue初始化完畢，返回workqueue的指標。
在初始化workqueue過程中，核心需要初始化核心執行緒，註冊的核心執行緒工作比較簡單，就是不斷的掃瞄對應cpu_workqueue_struct中的任務佇列，從中獲取乙個有效任務，然後執行該任務。所以如果任務隊列為空，那麼核心daemon就在cpu_workqueue_struct中的等待佇列上睡眠，直到有人喚醒daemon去處理任務佇列。
workqueue初始化完畢之後，將任務執行的上下文環境構建起來了，但是具體還沒有可執行的任務，所以，需要定義具體的work_struct物件。然後將work_struct加入到任務佇列中，linux會喚醒daemon去處理任務。
上述描述的workqueue核心實現原理可以描述如下：
在workqueue機制中，提供了乙個系統預設的workqueue佇列——keventd_wq，這個佇列是linux系統在初始化的時候就建立的。使用者可以直接初始化乙個work_struct物件，然後在該佇列中進行排程，使用更加方便。
序號介面函式說明1
create_workqueue
用於建立乙個workqueue佇列，為系統中的每個cpu都建立乙個核心執行緒。輸入引數：
@name：workqueue的名稱
2create_singlethread_workqueue
用於建立workqueue，只建立乙個核心執行緒。輸入引數：
@name：workqueue名稱
3destroy_workqueue
釋放workqueue佇列。輸入引數：
@ workqueue_struct：需要釋放的workqueue佇列指標
4schedule_work
排程執行乙個具體的任務，執行的任務將會被掛入linux系統提供的workqueue——keventd_wq輸入引數：
@ work_struct：具體任務物件指標
5schedule_delayed_work
延遲一定時間去執行乙個具體的任務，功能與schedule_work類似，多了乙個延遲時間，輸入引數：
@work_struct：具體任務物件指標
@delay：延遲時間
6queue_work
排程執行乙個指定workqueue中的任務。輸入引數：
@ workqueue_struct：指定的workqueue指標
@work_struct：具體任務物件指標
7queue_delayed_work
延遲排程執行乙個指定workqueue中的任務，功能與queue_work類似，輸入引數多了乙個delay。
Linux中Workqueue機制分析
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