1. Tasklet机制分析
上面我们介绍了软中断机制，linux内核为什么还要引入tasklet机制呢？主要原因是软中断的pending标志位也就32位，一般情况是不随意增加软中断处理的。而且内核也没有提供通用的增加软中断的接口。其次内，软中断处理函数要求可重入，需要考虑到竞争条件比较多，要求比较高的编程技巧。所以内核提供了tasklet这样的一种通用的机制。
其实每次写总结的文章，总是想把细节的东西说明白，所以越写越多。这样做的好处是能真正理解其中的机制。但是，内容太多的一个坏处就是难道记忆，所以，在讲清楚讲详细的同时，我还要把精髓总结出来。Tasklet的特点，也是tasklet的精髓就是：tasklet不能休眠，同一个tasklet不能在两个CPU上同时运行，但是不同tasklet可能在不同CPU上同时运行，则需要注意共享数据的保护。
主要的数据结构
struct tasklet_struct
{
struct tasklet_struct *next;
unsigned long state;
atomic_t count;
void (*func)(unsigned long);
unsigned long data;
};
如何使用tasklet
使用tasklet比较简单，只需要初始化一个tasklet_struct结构体，然后调用tasklet_schedule,就能利用tasklet机制执行初始化的func函数。
void __tasklet_schedule(struct tasklet_struct *t) { unsigned long flags;local_irq_save(flags); t->next = NULL; *__get_cpu_var(tasklet_vec).tail = t; __get_cpu_var(tasklet_vec).tail = &(t->next); raise_softirq_irqoff(TASKLET_SOFTIRQ); local_irq_restore(flags); } EXPORT_SYMBOL(__tasklet_schedule); void __tasklet_hi_schedule(struct tasklet_struct *t) { unsigned long flags; local_irq_save(flags); t->next = NULL; *__get_cpu_var(tasklet_hi_vec).tail = t; __get_cpu_var(tasklet_hi_vec).tail = &(t->next); raise_softirq_irqoff(HI_SOFTIRQ); local_irq_restore(flags); } EXPORT_SYMBOL(__tasklet_hi_schedule); |
Tasklet执行过程
Tasklet_action在软中断TASKLET_SOFTIRQ被调度到后会被执行，它从tasklet_vec链表中把tasklet_struct结构体都取下来，然后逐个执行。如果t->count的值等于0，说明这个tasklet在调度之后，被disable掉了，所以会将tasklet结构体重新放回到tasklet_vec链表，并重新调度TASKLET_SOFTIRQ软中断，在之后enable这个tasklet之后重新再执行它。
static void tasklet_action(struct softirq_action *a) { struct tasklet_struct *list;local_irq_disable(); list = __get_cpu_var(tasklet_vec).head; __get_cpu_var(tasklet_vec).head = NULL; __get_cpu_var(tasklet_vec).tail = &__get_cpu_var(tasklet_vec).head; local_irq_enable(); while (list) { struct tasklet_struct *t = list; list = list->next; if (tasklet_trylock(t)) { if (!atomic_read(&t->count)) { if (!test_and_clear_bit(TASKLET_STATE_SCHED, &t->state)) BUG(); t->func(t->data); tasklet_unlock(t); continue; } tasklet_unlock(t); } local_irq_disable(); t->next = NULL; *__get_cpu_var(tasklet_vec).tail = t; __get_cpu_var(tasklet_vec).tail = &(t->next); __raise_softirq_irqoff(TASKLET_SOFTIRQ); local_irq_enable(); } } |
2. Linux工作队列
前面已经介绍了tasklet机制，有了tasklet机制为什么还要增加工作队列机制呢？我的理解是由于tasklet机制的限制，变形tasklet中的回调函数有很多的限制，比如不能有休眠的操作等等。而是用工作队列机制，需要处理的函数在进程上下文中调用，休眠操作都是允许的。但是工作队列的实时性不如tasklet，采用工作队列的例程可能不能在短时间内被调用执行。
数据结构说明
首先需要说明的是workqueue_struct和cpu_workqueue_struct这两个数据结构，创建一个工作队列首先需要创建workqueue_struct，然后可以在每个CPU上创建一个cpu_workqueue_struct管理结构体。
struct cpu_workqueue_struct { spinlock_t lock; struct list_head worklist; wait_queue_head_t more_work; struct work_struct *current_work; struct workqueue_struct *wq; struct task_struct *thread; int run_depth; /* Detect run_workqueue() recursion depth */ } ____cacheline_aligned; /* * The externally visible workqueue abstraction is an array of * per-CPU workqueues: */ struct workqueue_struct { struct cpu_workqueue_struct *cpu_wq; struct list_head list; const char *name; int singlethread; int freezeable; /* Freeze threads during suspend */ int rt; #ifdef CONFIG_LOCKDEP struct lockdep_map lockdep_map; #endif }; |
Work_struct表示将要提交的处理的工作。
struct work_struct
{
atomic_long_t data;
#define WORK_STRUCT_PENDING 0 /* T if work item pending execution */
#define WORK_STRUCT_FLAG_MASK (3UL)
#define WORK_STRUCT_WQ_DATA_MASK (~WORK_STRUCT_FLAG_MASK)
struct list_head entry;
work_func_t func;
#ifdef CONFIG_LOCKDEP
struct lockdep_map lockdep_map;
#endif
};
上面三个数据结构的关系如下图所示
介绍主要数据结构的目的并不是想要把工作队列具体的细节说明白，主要的目的是给大家一个总的架构的轮廓。具体的分析在下面展开。从上面的该模块主要数据结构的关系来看，主要需要分析如下几个问题：
1. Workqueque是怎样创建的，包括event/0内核进程的创建
2. Work_queue是如何提交到工作队列的
3. Event/0内核进程如何处理提交到队列上的工作
