睡眠和唤醒

休眠(被阻塞)的进程处于一个特殊的不可执行状态。这点很是重要,不然,没有这种特殊状态的话,调度程序就可能选出一个本不肯意被执行的进程,更糟糕的是,休眠就必须以轮询的方式实现了。进程休眠有各类缘由,但确定都是为了等待一些事件。事件多是一段时间、从文件I/O读更多数据,或者是某个硬件事件。一个进程还有可能在尝试得到一个已经占用的内核信号量时被迫进入休眠。休眠的一个常见缘由就是文件I/O -- 如进程对一个文件执行了read()操做,而这须要从磁盘里读取。还有,进程在获取键盘输入的时候也须要等待。不管哪一种状况,内核的操做都相同:进程把它本身标记成休眠状态,把本身从可执行队列移出,放入等待队列,而后调用schedule()选择和执行一个其余进程。唤醒的进程恰好相反:进程被设置为可执行状态,而后再从等待队列中移到可执行队列。

  休眠有两种相关的进程状态:TASK_INTERRUPTIBLE and TASK_UNINTERRUPTIBLE。它们的唯一区别是处于TASK_UNINTERRUPTIBLE状态的进程会忽略信号,而处于TASK_INTERRUPTIBLE状态的进程若是收到信号会被唤醒并处理信号(而后再次进入等待睡眠状态)。两种状态的进程位于同一个等待队列上,等待某些事件,不可以运行。
   
  休眠经过等待队列进行处理。等待队列是由等待某些事件发生的进程组成的简单链表。内核用wake_queue_head_t来表明等待队列。等待队列能够经过DECLARE_WAITQUEUE()静态建立,也能够有init_waitqueue_head()动态建立。进程把本身放入等待队列中并设置成不可执行状态。等与等待队列相关的事件发生的时候,队列上的进程会被唤醒。为了不产生竞争条件,休眠和唤醒的实现不能有纰漏。
  针对休眠,之前曾经使用过一些简单的接口。但那些接口会带来竞争条件;有可能致使在判断条件变为真后进程却开始了休眠,那样就会使进程无限期地休眠下去。因此,在内核中进行休眠的推荐操做相对复杂一些.


进程经过执行下面几步将本身加入到一个等待队列中:
---------------------------------------------------------
1. 调用DECLARE_WAITQUEUE()建立一个等待队列的项
|------------------------------------------------|
|/* 'q' is the wait queue we wish to sleep on */ |
|DECLARE_WAITQUEUE(wait, current); |
|------------------------------------------------|

2. 调用add_wait_queue()把本身加入到队列中。该队列在进程等待的条件知足时唤醒它。固然咱们必须在其余地方撰写相关代码,在事件发生时,对等待队列执行wake_up()操做
|-----------------------------|
|add_wait_queue(q, &wait); |
|-----------------------------|


while (!condition) { /* condition is the event that we are waiting for */ 

3. 将进程的状态变动为TASK_INTERRUPTIBLE or TASK_UNINTERRUPTIBLE
|----------------------------------------------|
| /* or TASK_UNINTERRUPTIBLE */ |
| set_current_state(TASK_INTERRUPTIBLE); |
|----------------------------------------------|

4. 若是状态被设置为TASK_INTERRUPTIBLE,则信号能够唤醒进程(信号和事件均可以唤醒该进程)。这就是所谓的伪唤醒(唤醒不是由于事件的发生,而是由信号唤醒的),所以检查并处理信号。
注: 信号和等待事件均可以唤醒处于TASK_INTERRUPTIBLE状态的进程,信号唤醒该进程为伪唤醒;该进程被唤醒后,若是(!condition)结果为真,则说明该进程不是由等待事件唤醒的,而是由信号唤醒的。因此该进程处理信号后将再次让出CPU控制权
|----------------------------------------------|
| if (signal_pending(current)) |
| /* handle signal */ |
|----------------------------------------------|

5. Tests whether the condition is true. If it is, there is no need to sleep. If it is not true, the task calls schedule().
本进程在此处交出CPU控制权,若是该进程再次被唤醒,将从while循环结尾处继续执行,于是将回到while循环的开始处while (!condition),进测等待事件是否真正发生.
|----------------------------------------------|
| schedule(); |
|----------------------------------------------|


6. Now that the condition is true, the task can set itself to TASK_RUNNING and remove itself from the wait queue via remove_wait_queue().
|----------------------------------------------|
|set_current_state(TASK_RUNNING); |
|remove_wait_queue(q, &wait); |
|----------------------------------------------|




  若是在进程开始睡眠以前条件就已经达成了,那么循环会退出,进程不会存在错误的进入休眠的倾向。须要注意的是,内核代码在循环体内经常须要完成一些其余的 任务,好比,它可能在调用schedule()以前须要释放掉锁,而在这之后再从新获取它们,或者响应其余的事件。
  唤醒操做经过函数wake_up()进行,它会唤醒指定的等待队列上的全部进程。它调用函数try_to_wake_up(),该函数负责将进程设置为TASK_RUNNING状态,调用activate_task()将此进程放入可执行队列,若是被唤醒的进程优先级比当前正在运行的进程的优先级高,还有设置need_resched标志。一般哪段代码促使等待条件达成,它就负责随后调用wake_up()函数。 
  关于休眠有一点须要注意,存在虚假的唤醒。有时候进程被唤醒并非由于它所等待的条件达成了(而是接受到了信号),因此才须要用一个循环处理来保证它等待的条件真正达成。函数