在處理內核相關工作中, 我們經常看到工作隊列(workqueue)的身影. 本文描述何為 linux workqueue.

本文基于 2.6.32 的內核, 此時的工作隊列還不是 cmwq.

為什么使用 workqueue

在內核代碼中, 經常希望延緩部分工作到將來某個時間執行, 這樣做的原因很多, 比如

在持有鎖時做大量(或者說費時的)工作不合適.

希望將工作聚集以獲取批處理的性能.

調用了一個可能導致睡眠的函數使得在此時執行新調度非常不合適.

...

內核中提供了許多機制來提供延遲執行, 使用最多則是 workqueue.

如中斷的下半部處理可延遲中斷上下文中的部分工作;

定時器可指定延遲一定時間后執行某工作;

workqueue 則允許在進程上下文環境下延遲執行;

內核中曾短暫出現過的慢工作機制 (slow work mechanism);

異步函數調用(asynchronous function calls);

各種私有實現的線程池;

...

術語

workqueue: 所有工作項(需要被執行的工作)被排列于該隊列.

worker thread: 是一個用于執行 workqueue 中各個工作項的內核線程, 當 workqueue 中沒有工作項時, 該線程將變為 idle 狀態.

single threaded(ST): worker thread 的表現形式之一, 在系統范圍內, 只有一個 worker thread 為 workqueue 服務.

multi threaded(MT): worker thread 的表現形式之一, 在多 CPU 系統上每個 CPU 上都有一個 worker thread 為 workqueue 服務.

使用步驟

創建 workqueue(如果使用內核默認的 workqueue, 此步驟略過).

創建工作項 work_struct.

向 workqueue 提交工作項.

工作項

數據結構(略有調整):

struct work_struct {

atomic_long_t data;

struct list_head entry;

work_func_t func;

struct lockdep_map lockdep_map;

};

struct delayed_work {

struct work_struct work;

struct timer_list timer;

};

靜態地創建工作項:

DECLARE_WORK(n, f)

DECLARE_DELAYED_WORK(n, f)

動態地創建工作項:

INIT_WORK(struct work_struct work, work_func_t func);

PREPARE_WORK(struct work_struct work, work_func_t func);

INIT_DELAYED_WORK(struct delayed_work work, work_func_t func);

PREPARE_DELAYED_WORK(struct delayed_work work, work_func_t func);

內核默認的 workqueue

查閱源碼可知, 內核默認的全局 workqueue 應為:

// 定義

static struct workqueue_struct *keventd_wq __read_mostly;

// 初始化

...

keventd_wq = create_workqueue("events"); // MT worker thread 模式.

...

// 確認對應的內核線程數目, 應等于 CPU 核數

$ lscpu

Architecture: x86_64

CPU(s): 3

Thread(s) per core: 1

$ ps aux | grep "events"

root 9 0.0 0.0 0 0 ? S Feb09 1:15 [events/0]

root 10 0.0 0.0 0 0 ? S Feb09 0:59 [events/1]

root 11 0.0 0.0 0 0 ? S Feb09 0:59 [events/2]

工作項加入 keventd_wq 由下面兩個函數之一完成:

int schedule_work(struct work_struct *work)

{

return queue_work(keventd_wq, work);

}

int schedule_delayed_work(struct delayed_work *dwork, unsigned long delay)

{

return queue_delayed_work(keventd_wq, dwork, delay);

}

用戶自定義的 workqueue

創建 workqueue:

create_singlethread_workqueue(name) // 僅對應一個內核線程

create_workqueue(name) // 對應多個內核線程, 同上文.

向 workqueue 中提交工作項:

int queue_work(workqueue_t *queue, work_t *work);

int queue_delayed_work(workqueue_t *queue, work_t *work, unsigned long delay);

取消 workqueue 中掛起的工作項以及釋放 workqueue 此處略過.

工作隊列的優點

使用簡單.

執行在進程上下文, 從而可以睡眠, 被調度和搶占.

在多核環境下使用也非常友好.

example

#include

#include

#include

static struct workqueue_struct *queue = NULL;

static struct work_struct work;

static void work_handler(struct work_struct *data)

{

printk(KERN_ALERT "work handler for work_item in queue helloworkqueue\n");

// workqueue 中的每個工作完成之后就被移除 workqueue.

// 下面的語句會造成"死機", 原因可能是該 workqueue 占據了所有的 CPU 時間.

// queue_work(queue, &work);

}

static int __init test_init(void)

{

queue = create_singlethread_workqueue("helloworkqueue");

if (!queue)

{

goto err;

}

INIT_WORK(&work, work_handler);

queue_work(queue, &work);

return 0;

err:

return -1;

}

static void __exit test_exit(void)

{

destroy_workqueue(queue);

}

MODULE_LICENSE("GPL");

module_init(test_init);

module_exit(test_exit);

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總結

以上是生活随笔為你收集整理的工作队列 order linux,linux 工作队列(workqueue)的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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