Linux程序休眠和喚醒

為了將程序以一種安全的方式進入休眠，我們需要牢記兩條規則：

一、永遠不要在原子上下文中進入休眠。

完成喚醒任務的**還必須能夠找到我們的程序，這樣才能喚醒休眠的程序。需要維護乙個稱為等待佇列的資料結構。等待佇列就是乙個程序鍊錶，其中包含了等待某個特定事件的所有程序。

linux維護乙個「等待佇列頭」來管理，wait_queue_head_t,定義在

struct  __wait_queue_head ;

typedef  struct __wait_queue_head  wait_queue_head_t;

初始化方法：

靜態方法：

declare_wait_queue_head(name)

動態方法：

wait_queue_head_t my_queue;

wait_event(queue, condition)  /*程序將被置於非中斷休眠（uninterruptible sleep）*/

wait_event_interruptible(queue, condition) /*程序可被訊號中斷休眠,返回非0值表示休眠被訊號中斷*/

wait_event_timeout(queue, condition, timeout)    /*等待限定時間jiffy，condition滿足其一返回0*/

wait_event_interruptible_timeout(queue, condition, timeout)

queue是等待佇列頭，傳值方式

void wake_up(wait_queue_head_t *queue);    /*喚醒等待在給定queue上的所有程序*/

將程序置於休眠的步驟：

void set_current_state(int new_state);

if (!condition) 

schedule( );    /*呼叫排程器，並讓出cpu*/

上面的程序休眠步驟可通過手工設定：

（1）建立和初始化乙個等待佇列。常由巨集定義完成:

define_wait(my_wait);

name 是等待佇列入口項的名字. 也可以用2步來做:

wait_queue_t my_wait;

init_wait(&my_wait);

void prepare_to_wait(wait_queue_head_t *queue, 

wait_queue_t *wait, 

int state); 

if (!condition) 

當乙個程序呼叫 wake_up 在等待佇列上，所有的在這個佇列上等待的程序被置為可執行的。 這在許多情況下是正確的做法。但有時，可能只有乙個被喚醒的程序將成功獲得需要的資源，而其餘的將再次休眠。這時如果等待佇列中的程序數目大，這可能嚴重降低系統效能。為此，核心開發者增加了乙個「獨佔等待」選項。它與乙個正常的睡眠有 2 個重要的不同:

（1）當等待佇列入口設定了 wq_flag_excluseve 標誌，它被新增到等待佇列的尾部；否則，新增到頭部。

（2）當 wake_up 被在乙個等待佇列上呼叫, 它在喚醒第乙個有 wq_flag_exclusive 標誌的程序後停止喚醒.但核心仍然每次喚醒所有的非獨佔等待。

採用獨佔等待要滿足 2 個條件:

（1）希望對資源進行有效競爭；

（2）當資源可用時，喚醒乙個程序就足夠來完全消耗資源。

使乙個程序進入獨佔等待，可呼叫： 

void prepare_to_wait_exclusive(wait_queue_head_t *queue, wait_queue_t *wait, int state); 

很少會需要呼叫wake_up_interruptible 之外的喚醒函式，但為完整起見，這裡是整個集合：

wake_up(wait_queue_head_t *queue); 

wake_up_interruptible(wait_queue_head_t *queue); 

wake_up 喚醒佇列中的每個非獨佔等待程序和乙個獨佔等待程序。wake_up_interruptible 同樣, 除了它跳過處於不可中斷休眠的程序。它們在返回之前, 使乙個或多個程序被喚醒、被排程(如果它們被從乙個原子上下文呼叫, 這就不會發生).

wake_up_nr(wait_queue_head_t *queue, int nr); 

wake_up_interruptible_nr(wait_queue_head_t *queue, int nr); 

這些函式類似 wake_up, 除了它們能夠喚醒多達 nr 個獨佔等待者, 而不只是乙個. 注意傳遞 0 被解釋為請求所有的互斥等待者都被喚醒

wake_up_all(wait_queue_head_t *queue); 

wake_up_interruptible_all(wait_queue_head_t *queue); 

這種 wake_up 喚醒所有的程序, 不管它們是否進行獨佔等待(可中斷的型別仍然跳過在做不可中斷等待的程序)

wake_up_interruptible_sync(wait_queue_head_t *queue);