Workqueue机制的实现

Workqueue机制中定义了两个重要的数据结构，分析如下：

cpu_workqueue_struct结构。该结构将CPU和内核线程进行了绑定。在创建workqueue的过程中，Linux根据当前系统CPU的个数创建cpu_workqueue_struct。在该结构主要维护了一个任务队列，以及内核线程需要睡眠的等待队列，另外还维护了一个任务上下文，即task_struct。

work_struct结构是对任务的抽象。在该结构中需要维护具体的任务方法，需要处理的数据，以及任务处理的时间。该结构定义如下：

struct work_struct {

         unsigned long pending;

         struct list_head entry;                 /* 将任务挂载到queue的挂载点 */

         void (*func)(void *);                   /* 任务方法 */

         void *data;                             /*任务处理的数据*

         void *wq_data;                          /*work的属主 */

         strut timer_list timer;                 /* 任务延时处理定时器 */

};

 当用户调用workqueue的初始化接口create_workqueue或者create_singlethread_workqueue对workqueue队列进行初始化时，内核就开始为用户分配一个workqueue对象，并且将其链到一个全局的workqueue队列中。然后Linux根据当前CPU的情况，为workqueue对象分配与CPU个数相同的cpu_workqueue_struct对象，每个cpu_workqueue_struct对象都会存在一条任务队列。紧接着，Linux为每个cpu_workqueue_struct对象分配一个内核thread，即内核daemon去处理每个队列中的任务。至此，用户调用初始化接口将workqueue初始化完毕，返回workqueue的指针。

在初始化workqueue过程中，内核需要初始化内核线程，注册的内核线程工作比较简单，就是不断的扫描对应cpu_workqueue_struct中的任务队列，从中获取一个有效任务，然后执行该任务。所以如果任务队列为空，那么内核daemon就在cpu_workqueue_struct中的等待队列上睡眠，直到有人唤醒daemon去处理任务队列。

Workqueue初始化完毕之后，将任务运行的上下文环境构建起来了，但是具体还没有可执行的任务，所以，需要定义具体的work_struct对象。然后将work_struct加入到任务队列中，Linux会唤醒daemon去处理任务。

上述描述的workqueue内核实现原理可以描述如下：

　　　　　　

    在Workqueue机制中，提供了一个系统默认的workqueue队列——keventd_wq，这个队列是Linux系统在初始化的时候就创建的。用户可以直接初始化一个work_struct对象，然后在该队列中进行调度，使用更加方便。

Workqueue编程接口

 

序号	接口函数	说明
1	create_workqueue	用于创建一个workqueue队列，为系统中的每个CPU都创建一个内核线程。输入参数：   @name：workqueue的名称
2	create_singlethread_workqueue	用于创建workqueue，只创建一个内核线程。输入参数：   @name：workqueue名称
3	destroy_workqueue	释放workqueue队列。输入参数：   @ workqueue_struct：需要释放的workqueue队列指针
4	schedule_work	调度执行一个具体的任务，执行的任务将会被挂入Linux系统提供的workqueue——keventd_wq输入参数：   @ work_struct：具体任务对象指针
5	schedule_delayed_work	延迟一定时间去执行一个具体的任务，功能与schedule_work类似，多了一个延迟时间，输入参数：   @work_struct：具体任务对象指针   @delay：延迟时间
6	queue_work	调度执行一个指定workqueue中的任务。输入参数：   @ workqueue_struct：指定的workqueue指针   @work_struct：具体任务对象指针
7	queue_delayed_work	延迟调度执行一个指定workqueue中的任务，功能与queue_work类似，输入参数多了一个delay。

work queue 的使用实例：

 

struct my_work_t {

    char *name;

    struct work_struct work;  //作为自己数据结构的成员，然后用container_of获得my_work_t的指针

};
void my_func(struct work_struct *work)

{

    struct my_work_t *my_work = container_of (work, struct my_work_t, work);

    printk(KERN_INFO “Hello world, my name is %s!/n”, my_work->name);

}
struct workqueue_struct *my_wq = create_workqueue(“my wq”);      //创建自己的work queue

struct my_work_t my_work;

my_work.name = “Jack”;

INIT_WORK(&(my_work.work), my_func);          //初始化自己的work queue

queue_work(my_wq, &(my_work.work));

destroy_workqueue(my_wq);                     //销毁自己的work queue