linux工做队列 - workqueue总览【转】

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workqueue纳入中断子系统是因为和中断处理有密切关系，写博客重要在于整理本身的思绪，写的时候会把一些不懂的细节问题暴露出来，这样会把问题看的更透彻，workqueue的代码在文件kernel/workqueue.c中，大约5K+行，本文基于linux 4.6.3编写，因为能力有限，本文介绍不全面或者理解有误之处还请见谅，欢迎指正一块儿探讨。

文章系列
1.linux工做队列 - workqueue总览
2.linux工做队列 - workqueue_struct建立
3.linux工做队列 - 把work_struct加入工做队列
4.linux工做队列 - work_struct被调用过程

1.介绍
1.1工做队列介绍
有许多状况下须要异步执行进程上下文，在linux中工做队列（wq）是处理这种状况最经常使用的机制。在处理中断中，对于中断下半部的处理最经常使用的就是wq。

1.2CMWQ
在原有的wq实现中，一个多线程wq（MT wq）有一个per CPU worker线程，一个单线程wq有一个系统范围的worker线程。多线程wq（MT wq）的数量保持和cpu的个数一致，随着近年来cpu core个数的增长，多线程wq（MT wq）的增长已经使得系统在32k PID的控件接近饱和。

虽然MT wq消耗了大量资源，可是提供的并发执行水平仍是得不到知足。即便MT有不多的服务可是ST wq和MT wq仍是有限制。每一个wq有本身单独的worker pool，MTwq智能在per CPU执行，而STwq能够在整个系统执行。

CMWQ（Concurrency Managed Workqueue）是对原有wq的一个从新实现，主要解决如下问题：
a. API要可以兼容之前的wq实现
b. 使用per-CPU的worker pool要可以被全部的wq所共享，以便提供更好的并发灵活性，以避免浪费资源
c. 对于使用者要隐藏细节

2.workqueue设计框架
工做队列的总体设计框架以下图，这里有多个结构体，他们之间的关系下面说明

 

work_struct结构体表明的是一个任务，它指向一个待异步执行的函数，无论驱动仍是子系统何时要执行这个函数，都必须把work加入到一个workqueue。

worker结构体表明一个工做者线程（worker thread），它主要一个接一个的执行挂入到队列中的work，若是没有work了，那么工做者线程就挂起，这些工做者线程被worker-pool管理。

对于驱动和子系统的开发人员来讲，接触到的只有work，而背后的处理机制是管理worker-pool和处理挂入的work，这就是CMWQ设计的不一样。

worker-pool结构体用来管理worker，对于每一种worker pool都分两种状况：一种是处理普通work，另外一种是处理高优先级的work。

workqueue_struct结构体表明的是工做队列，工做队列分unbound workqueue和bound workqueue。bound workqueue就是绑定到cpu上的，挂入到此队列中的work只会在相对应的cpu上运行。unbound workqueue不绑定到特定的cpu，并且后台线程池的数量也是动态的，具体workqueue关联到哪一个worker pool，这是由workqueue_attrs决定的。

3.workqueue用法
工做队列从字面意义上很好理解，虽然背后的实现机制有点复杂，可是使用的时候仍是简单方便的，对于使用者来讲，咱们只要定义一个work，而后把work加入到workqueue。若是当前没有咱们须要的workqueue，那么咱们须要本身建立一个。

下文各个API的具体说明见include/linux/workqueue.h

3.1workqueue_struct建立与销毁
//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)

//销毁workqueue_struct
extern void destroy_workqueue(struct workqueue_struct *wq);
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由上能够看出workqueue的建立根据flag的不一样会建立不一样种类的workqueue，但最终都会调用到接口alloc_workqueue，具体workqueue建立的过程及代码分析见文章linux工做队列 - 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加入工做队列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具体代码分析见linux工做队列 - 把work_struct加入工做队列————————————————版权声明：本文为CSDN博主「鸭蛋西红柿」的原创文章，遵循 CC 4.0 BY-SA 版权协议，转载请附上原文出处连接及本声明。原文连接：https://blog.csdn.net/cc289123557/article/details/52551176