如何使用Linux工作队列workqueue

创建一个per-CPU *编译期间静态创建一个per-CPU DEFINE_PER_CPU(type, name) 创建一个名为name,数据类型为type的per-CPU,比如static DEFINE_PER_CPU(struct sk_buff_head, bs_cpu_queues)，此时每个CPU都有一个名叫bs_cpu_queues，数据结构为sk_buff_head的变量副本。每个副本都是在自己的CPU上工作。 * 动态创建per-CPU,以下代码是内核create_workqueue实现的片断 struct workqueue_struct *__create_workqueue(const char *name, int singlethread) { int cpu, destroy = 0struct workqueue_struct *wqstruct task_struct *pwq = kzalloc(sizeof(*wq), GFP_KERNEL)if (!wq) return NULLwq->cpu_wq = alloc_percpu(struct cpu_workqueue_struct)if (!wq->cpu_wq) { kfree(wq)return NULL} …… }创建一个名为name,数据类型为type的per-CPU,比如static DEFINE_PER_CPU(struct sk_buff_head, bs_cpu_queues)，此时每个CPU都有一个名叫bs_cpu_queues，数据结构为sk_buff_head的变量副本。每个副本都是在自己的CPU上工作。Linux 2.6内核使用了不少工作队列来处理任务，他在使用上和 tasklet最大的不同是工作队列的函数可以使用休眠，而tasklet的函数是不允许使用休眠的。工作队列的使用又分两种情况，一种是利用系统共享的工作队列来添加自己的工作，这种情况处理函数不能消耗太多时间，这样会影响共享队列中其他任务的处理另外一种是创建自己的工作队列并添加工作。第二步：创建一个工作结构体变量，并将处理函数和参数的入口地址赋给这个工作结构体变量如果不想要在编译时就用DECLARE_WORK()创建并初始化工作结构体变量，也可以在程序运行时再用INIT_WORK()创建struct work_struct my_work//创建一个名为my_work的结构体变量，创建后才能使用INIT_WORK()INIT_WORK(&my_work,my_func,&data)//初始化已经创建的my_work，其实就是往这个结构体变量中添加处理函数的入口地址和data的地址，通常在驱动的open函数中完成INIT_WORK(&my_work, my_func, &data)//创建一个工作结构体变量并初始化，和第一种情况的方法一样//作用与schedule_work()类似，不同的是将工作添加入p_queue指针指向的工作队列而不是系统共享的工作队列work queue是一种bottom half，中断处理的后半程，强调的是动态的概念，即work是重点，而queue是其次。wait queue是一种「任务队列」，可以把一些进程放在上面睡眠等待某个事件，强调静态多一些，重点在queue上，即它就是一个queue，这个queue如何调度，什么时候调度并不重要等待队列在内核中有很多用途，尤其适合用于中断处理，进程同步及定时。这里只说，进程经常必须等待某些事件的发生。例如，等待一个磁盘 *** 作的终止，等待释放系统资源，或者等待时间经过固定的间隔。等待队列实现了在事件上的条件等待，希望等待特定事件的进程把放进合适的等待队列，并放弃控制权。因此。等待队列表示一组睡眠的进程，当某一条件为真时，由内核唤醒进程。等待队列由循环链表实现，其元素包括指向进程描述符的指针。每个等待队列都有一个等待队列头，等待队列头是一个类型为wait_queue_head_t的数据结构。等待队列链表的每个元素代表一个睡眠进程，该进程等待某一事件的发生，描述符地址存放在task字段中。然而，要唤醒等待队列中所有的进程有时并不方便。例如，如果两个或多个进程在等待互斥访问某一个要释放的资源，仅唤醒等待队列中一个才有意义。这个进程占有资源，而其他进程继续睡眠可以用DECLARE_WAIT_QUEUE_HEAD(name)宏定义一个新的等待队列，该宏静态地声明和初始化名为name的等待队列头变量。 init_waitqueue_head()函数用于初始化已动态分配的wait queue head变量等待队列可以通过DECLARE_WAITQUEUE()静态创建，也可以用init_waitqueue_head()动态创建。进程放入等待队列并设置成不可执行状态。工作队列，workqueue，它允许内核代码来请求在将来某个时间调用一个函数。用来处理不是很紧急事件的回调方式处理方法.工作队列的作用就是把工作推后,交由一个内核线程去执行，更直接的说就是写了一个函数,而现在不想马上执行它，需要在将来某个时刻去执行，那就得用工作队列准没错。如果需要用一个可以重新调度的实体来执行下半部处理，也应该使用工作队列。是唯一能在进程上下文运行的下半部实现的机制。这意味着在需要获得大量的内存时、在需要获取信号量时，在需要执行阻塞式的I/O *** 作时，都会非常有用。

消息队列本质上是位于内核空间的链表，链表的每个节点都是一条消息。每一条消息都有自己的消息类型，消息类型用整数来表示，而且必须大于 0。每种类型的消息都被对应的链表所维护：

其中数字 1 表示类型为 1 的消息，数字2、3、4 类似。彩色块表示消息数据，它们被挂在对应类型的链表上。

值得注意的是，刚刚说过没有消息类型为 0 的消息，实际上，消息类型为 0 的链表记录了所有消息加入队列的顺序，其中红色箭头表示消息加入的顺序。

无论你是发送还是接收消息，消息的格式都必须按照规范来。简单的说，它一般长成下面这个样子：

所以，只要你保证首4字节(32 位 linux 下的 long)是一个整数就行了。

举个例子：

从上面可以看出，正文部分是什么数据类型都没关系，因为消息队列传递的是 2 进制数据，不一定非得是文本。

msgsnd 函数用于将数据发送到消息队列。如果该函数被信号打断，会设置 errno 为 EINTR。

参数 msqid：ipc 内核对象 id

参数 msgp：消息数据地址

参数 msgsz：消息正文部分的大小（不包含消息类型）

参数 msgflg：可选项

该值为 0：如果消息队列空间不够，msgsnd 会阻塞。

IPC_NOWAIT：直接返回，如果空间不够，会设置 errno 为 EAGIN.

返回值：0 表示成功，-1 失败并设置 errno。

msgrcv 函数从消息队列取出消息后，并将其从消息队列里删除。

参数 msqid：ipc 内核对象 id

参数 msgp：用来接收消息数据地址

参数 msgsz：消息正文部分的大小（不包含消息类型）

参数 msgtyp：指定获取哪种类型的消息

msgtyp = 0：获取消息队列中的第一条消息

msgtyp >0：获取类型为 msgtyp 的第一条消息，除非指定了 msgflg 为MSG_EXCEPT，这表示获取除了 msgtyp 类型以外的第一条消息。

msgtyp <0：获取类型 ≤|msgtyp|≤|msgtyp| 的第一条消息。

参数 msgflg：可选项。

如果为 0 表示没有消息就阻塞。

IPC_NOWAIT：如果指定类型的消息不存在就立即返回，同时设置 errno 为 ENOMSG

MSG_EXCEPT：仅用于 msgtyp >0 的情况。表示获取类型不为 msgtyp 的消息

MSG_NOERROR：如果消息数据正文内容大于 msgsz，就将消息数据截断为 msgsz

程序 msg_send 和 msg_recv 分别用于向消息队列发送数据和接收数据。

msg_send 程序定义了一个结构体 Msg，消息正文部分是结构体 Person。该程序向消息队列发送了 10 条消息。

msg_send.c

程序 msg_send 第一次运行完后，内核中的消息队列大概像下面这样：

msg_recv 程序接收一个参数，表示接收哪种类型的消息。比如./msg_recv 4 表示接收类型为 4 的消息，并打印在屏幕。

先运行 msg_send，再运行 msg_recv。

接收所有消息

接收类型为 4 的消息

获取和设置消息队列的属性

msqid：消息队列标识符

cmd：控制指令

IPC_STAT:获得msgid的消息队列头数据到buf中

IPC_SET：设置消息队列的属性，要设置的属性需先存储在buf中，可设置的属性包括：msg_perm.uid、msg_perm.gid、msg_perm.mode以及msg_qbytes

buf：消息队列管理结构体。

返回值：

成功：0

出错：-1，错误原因存于error中

EACCESS：参数cmd为IPC_STAT，确无权限读取该消息队列

EFAULT：参数buf指向无效的内存地址

EIDRM：标识符为msqid的消息队列已被删除

EINVAL：无效的参数cmd或msqid

EPERM：参数cmd为IPC_SET或IPC_RMID，却无足够的权限执行

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