linux工做隊列 - workqueue總覽【轉】

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workqueue納入中斷子系統是因爲和中斷處理有密切關係，寫博客重要在於整理本身的思緒，寫的時候會把一些不懂的細節問題暴露出來，這樣會把問題看的更透徹，workqueue的代碼在文件kernel/workqueue.c中，大約5K+行，本文基於linux 4.6.3編寫，因爲能力有限，本文介紹不全面或者理解有誤之處還請見諒，歡迎指正一塊兒探討。

文章系列
1.linux工做隊列 - workqueue總覽
2.linux工做隊列 - workqueue_struct建立
3.linux工做隊列 - 把work_struct加入工做隊列
4.linux工做隊列 - work_struct被調用過程

1.介紹
1.1工做隊列介紹
有許多狀況下須要異步執行進程上下文，在linux中工做隊列（wq）是處理這種狀況最經常使用的機制。在處理中斷中，對於中斷下半部的處理最經常使用的就是wq。

1.2CMWQ
在原有的wq實現中，一個多線程wq（MT wq）有一個per CPU worker線程，一個單線程wq有一個系統範圍的worker線程。多線程wq（MT wq）的數量保持和cpu的個數一致，隨着近年來cpu core個數的增長，多線程wq（MT wq）的增長已經使得系統在32k PID的控件接近飽和。

雖然MT wq消耗了大量資源，可是提供的併發執行水平仍是得不到知足。即便MT有不多的服務可是ST wq和MT wq仍是有限制。每一個wq有本身單獨的worker pool，MTwq智能在per CPU執行，而STwq能夠在整個系統執行。

CMWQ（Concurrency Managed Workqueue）是對原有wq的一個從新實現，主要解決如下問題：
a. API要可以兼容之前的wq實現
b. 使用per-CPU的worker pool要可以被全部的wq所共享，以便提供更好的併發靈活性，以避免浪費資源
c. 對於使用者要隱藏細節

2.workqueue設計框架
工做隊列的總體設計框架以下圖，這裏有多個結構體，他們之間的關係下面說明

 

work_struct結構體表明的是一個任務，它指向一個待異步執行的函數，無論驅動仍是子系統何時要執行這個函數，都必須把work加入到一個workqueue。

worker結構體表明一個工做者線程（worker thread），它主要一個接一個的執行掛入到隊列中的work，若是沒有work了，那麼工做者線程就掛起，這些工做者線程被worker-pool管理。

對於驅動和子系統的開發人員來講，接觸到的只有work，而背後的處理機制是管理worker-pool和處理掛入的work，這就是CMWQ設計的不一樣。

worker-pool結構體用來管理worker，對於每一種worker pool都分兩種狀況：一種是處理普通work，另外一種是處理高優先級的work。

workqueue_struct結構體表明的是工做隊列，工做隊列分unbound workqueue和bound workqueue。bound workqueue就是綁定到cpu上的，掛入到此隊列中的work只會在相對應的cpu上運行。unbound workqueue不綁定到特定的cpu，並且後臺線程池的數量也是動態的，具體workqueue關聯到哪一個worker pool，這是由workqueue_attrs決定的。

3.workqueue用法
工做隊列從字面意義上很好理解，雖然背後的實現機制有點複雜，可是使用的時候仍是簡單方便的，對於使用者來講，咱們只要定義一個work，而後把work加入到workqueue。若是當前沒有咱們須要的workqueue，那麼咱們須要本身建立一個。

下文各個API的具體說明見include/linux/workqueue.h

3.1workqueue_struct建立與銷燬
//建立workqueue_struct

#define alloc_ordered_workqueue(fmt, flags, args...) \
alloc_workqueue(fmt, WQ_UNBOUND | __WQ_ORDERED | (flags), 1, ##args)

#define create_workqueue(name) \
alloc_workqueue("%s", __WQ_LEGACY | WQ_MEM_RECLAIM, 1, (name))

#define create_freezable_workqueue(name) \
alloc_workqueue("%s", __WQ_LEGACY | WQ_FREEZABLE | WQ_UNBOUND | \
WQ_MEM_RECLAIM, 1, (name))

#define create_singlethread_workqueue(name) \
alloc_ordered_workqueue("%s", __WQ_LEGACY | WQ_MEM_RECLAIM, name)

//銷燬workqueue_struct
extern void destroy_workqueue(struct workqueue_struct *wq);
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由上能夠看出workqueue的建立根據flag的不一樣會建立不一樣種類的workqueue，但最終都會調用到接口alloc_workqueue，具體workqueue建立的過程及代碼分析見文章linux工做隊列 - workqueue_struct建立。

3.2初始化work_struct
#define INIT_WORK(_work, _func) \
__INIT_WORK((_work), (_func), 0)

#define INIT_WORK_ONSTACK(_work, _func) \
__INIT_WORK((_work), (_func), 1)
#define INIT_DELAYED_WORK(_work, _func) \
__INIT_DELAYED_WORK(_work, _func, 0)

#define INIT_DELAYED_WORK_ONSTACK(_work, _func) \
__INIT_DELAYED_WORK_ONSTACK(_work, _func, 0)

#define INIT_DEFERRABLE_WORK(_work, _func) \
__INIT_DELAYED_WORK(_work, _func, TIMER_DEFERRABLE)

#define INIT_DEFERRABLE_WORK_ONSTACK(_work, _func) \ __INIT_DELAYED_WORK_ONSTACK(_work, _func, TIMER_DEFERRABLE)123456789101112131415163.3把work_struct加入工做隊列extern bool queue_work_on(int cpu, struct workqueue_struct *wq, struct work_struct *work);extern bool queue_delayed_work_on(int cpu, struct workqueue_struct *wq, struct delayed_work *work, unsigned long delay);extern bool mod_delayed_work_on(int cpu, struct workqueue_struct *wq, struct delayed_work *dwork, unsigned long delay);123456具體代碼分析見linux工做隊列 - 把work_struct加入工做隊列————————————————版權聲明：本文爲CSDN博主「鴨蛋西紅柿」的原創文章，遵循 CC 4.0 BY-SA 版權協議，轉載請附上原文出處連接及本聲明。原文連接：https://blog.csdn.net/cc289123557/article/details/52551176