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[轉] Linux中的工作隊列
工作隊列(work queue)是Linux kernel中將工作推後執行的一種機制。這種機制和BH或Tasklets不同之處在於工作隊列是把推後的工作交由一個內核線程去執行，因此工作隊列的優勢就在於它允許重新調度甚至睡眠。
工作隊列是2.6內核開始引入的機制，在2.6.20之後，工作隊列的數據結構發生了一些變化，因此本文分成兩個部分對2.6.20之前和之後的版本分別做介紹。
I、2.6.0~2.6.19
數據結構：
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| struct work_struct { unsigned long pending; struct list_head entry; void (*func)(void *); void *data; void *wq_data; struct timer_list timer;}; |
pending是用來記錄工作是否已經掛在隊列上；
entry是循環鏈表結構；
func作為函數指針，由用戶實現；
data用來存儲用戶的私人數據，此數據即是func的參數；
wq_data一般用來指向工作者線程（工作者線程參考下文）；
timer是推後執行的定時器。
work_struct的這些變量裡，func和data是用戶使用的，其他是內部變量，我們可以不用太過關心。
API：
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| INIT_WORK(_work, _func, _data);int schedule_work(struct work_struct *work);int schedule_delayed_work(struct work_struct *work, unsigned long delay);void flush_scheduled_work(void);int cancel_delayed_work(struct work_struct *work); |
1、初始化指定工作，目的是把用戶指定的函數_func及_func需要的參數_data賦給work_struct的func及data變量。
2、對工作進行調度，即把給定工作的處理函數提交給缺省的工作隊列和工作者線程。工作者線程本質上是一個普通的內核線程，在默認情況下，每個CPU均有一個類型為「events」的工作者線程，當調用schedule_work時，這個工作者線程會被喚醒去執行工作鏈表上的所有工作。
3、延遲執行工作，與schedule_work類似。
4、刷新缺省工作隊列。此函數會一直等待，直到隊列中的所有工作都被執行。
5、flush_scheduled_work並不取消任何延遲執行的工作，因此，如果要取消延遲工作，應該調用cancel_delayed_work。
以上均是採用缺省工作者線程來實現工作隊列，其優點是簡單易用，缺點是如果缺省工作隊列負載太重，執行效率會很低，這就需要我們創建自己的工作者線程和工作隊列。
API：
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| struct workqueue_struct *create_workqueue(const char *name);int queue_work(struct workqueue_struct *wq, struct work_struct *work);int queue_delayed_work(struct workqueue_struct *wq, struct work_struct *work, unsigned long delay);void flush_workqueue(struct workqueue_struct *wq);void destroy_workqueue(struct workqueue_struct *wq); |
1、創建新的工作隊列和相應的工作者線程，name用於該內核線程的命名。
2、類似於schedule_work，區別在於queue_work把給定工作提交給創建的工作隊列wq而不是缺省隊列。
3、延遲執行工作。
4、刷新指定工作隊列。
5、釋放創建的工作隊列。
下面一段代碼可以看作一個簡單的實作：
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| void my_func(void *data){ char *name = (char *)data; printk(KERN_INFO 「Hello world, my name is %s!\n」, name);}struct workqueue_struct *my_wq = create_workqueue(「my wq」);struct work_struct my_work;INIT_WORK(&my_work, my_func, 「Jack」);queue_work(my_wq, &my_work);destroy_workqueue(my_wq); |
II、2.6.20~2.6.??
自2.6.20起，工作隊列的數據結構發生了一些變化，使用時不能沿用舊的方法。
數據結構：
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| typedef void (*work_func_t)(struct work_struct *work);struct work_struct { atomic_long_t data; struct list_head entry; work_func_t func;}; |
與2.6.19之前的版本相比，work_struct瘦身不少。粗粗一看，entry和之前的版本相同，func和data發生了變化，另外並無其他的變量。
entry我們不去過問，這個和以前的版本完全相同。data的類型是atomic_long_t，這個類型從字面上看可以知道是一個原子類型。第一次看到這個變量時，很容易誤認為和以前的data是同樣的用法，只不過類型變了而已，其實不然，這裡的data是之前版本的pending和wq_data的複合體，起到了以前的pending和wq_data的作用。
func的參數是一個work_struct指針，指向的數據就是定義func的work_struct。
看到這裡，會有兩個疑問，第一，如何把用戶的數據作為參數傳遞給func呢？以前有void *data來作為參數，現在好像完全沒有辦法做到；第二，如何實現延遲工作？目前版本的work_struct並沒有定義timer。
解決第一個問題，需要換一種思路。2.6.20版本之後使用工作隊列需要把work_struct定義在用戶的數據結構中，然後通過container_of來得到用戶數據。具體用法可以參考稍後的實作。
對於第二個問題，新的工作隊列把timer拿掉的用意是使得work_struct更加單純。首先回憶一下之前版本，只有在需要延遲執行工作時才會用到timer，普通情況下timer是沒有意義的，所以之前的做法在一定程度上有些浪費資源。所以新版本中，將timer從work_struct中拿掉，然後又定義了一個新的結構delayed_work用於處理延遲執行：
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| struct delayed_work { struct work_struct work; struct timer_list timer;}; |
下面把API羅列一下，每個函數的解釋可參考之前版本的介紹或者之後的實作：
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| INIT_WORK(struct work_struct *work, work_func_t func);INIT_DELAYED_WORK(struct delayed_work *work, work_func_t func);int schedule_work(struct work_struct *work);int schedule_delayed_work(struct delayed_work *work, unsigned long delay);struct workqueue_struct *create_workqueue(const char *name);int queue_work(struct workqueue_struct *wq, struct work_struct *work);int queue_delayed_work(struct workqueue_struct *wq, struct delayed_work *work, unsigned long delay);void flush_scheduled_work(void);void flush_workqueue(struct workqueue_struct *wq);int cancel_delayed_work(struct delayed_work *work);void destroy_workqueue(struct workqueue_struct *wq); |
其中，1、2、4、7和以前略有區別，其他用法完全一樣。
實作：
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| struct my_struct_t { char *name; struct work_struct my_work;};void my_func(struct work_struct *work){ struct my_struct_t *my_name = container_of(work, struct my_struct_t, my_work); printk(KERN_INFO 「Hello world, my name is %s!\n」, my_name->name);}struct workqueue_struct *my_wq = create_workqueue(「my wq」);struct my_struct_t my_name;my_name.name = 「Jack」;INIT_WORK(&(my_name.my_work), my_func);queue_work(my_wq, &(my_name.my_work));destroy_workqueue(my_wq); |
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