Linux驱动等待队列与poll机制
当我们在操作设备时，我们经常遇到当设备获取不到资源时就会挂起进程，当设备资源满足要求时再唤醒进程(如read函数，当读不到数据时就会挂起，读到了数据则可立刻返回)。这种通过阻塞方式访问设备，可以极大的减轻CPU负荷，在进程挂起是可以让CPU去执行其它资源。而通过等待队列的方式就可实现进程阻塞，满足要求时再唤醒进程。
因为阻塞的进程会进入休眠状态， 因此， 必须确保有一个地方能够唤醒休眠的进程。 唤醒进程的地方最大可能发生在中断里面， 因为硬件资源获得的同时往往伴随着一个中断。
在内核中，等待队列的合理应用可以极大的提供CPU执行效率，尤其是在中断处理、进程同步、定时等场合。可以使用等待队列实现阻塞进程的唤醒。它以队列为基础数据结构，与进程调度机制紧密结合，能够用于实现内核中的异步事件通知机制，同步对系统资源的访问等。
等待队列是一种基于资源状态的线程管理的机制，它可以使线程在资源不满足的情况下处于休眠状态，让出CPU资源，而资源状态满足时唤醒线程，使其继续进行业务的处理。
等待队列（wait queue）用于使线程等待某一特定的事件发生而无需频繁的轮询，进程在等待期间睡眠，在某件事发生时由内核自动唤醒。它是以双循环链表为基础数据结构，与进程的休眠唤醒机制紧密相联，是实现异步事件通知、跨进程通信、同步资源访问等技术的底层技术支撑。
1.等待队列相关接口函数
在Linux中，等待队列是由等待队列头wait_queue_head_t *q进行管理，结构体信息如下：
复制struct __wait_queue_head { spinlock_t lock; struct list_head task_list; }; 1.1 等待队列头初始化初始化等待队列头可以静态初始化或者动态初始化
复制#define DECLARE_WAIT_QUEUE_HEAD(name) 功能： 静态初始化等待队列头 参数： name –等待队列头结构体变量名 #define init_waitqueue_head(q) 功能： 静态初始化等待队列头 参数： q–等待队列头结构体指针变量注意：动态初始化时需要手动创建一个等待队列头结构体变量，而静态初始化只需要填入等待队列头变量名即可。即：
DECLARE_WAIT_QUEUE_HEAD(q)等价于下面两行代码： 复制wait_queue_head_t q; init_waitqueue_head(&q);//动态初始化等待队列头1.2 休眠进程
休眠进程由两类函数：可中断休眠 和 不可中断休眠。可中断休眠可中断休眠是可以通过信号方式唤醒；不可中断休眠则在休眠期间无法收到信号(如CTRL+C、CTRL+)，信号将会被阻塞，必须等待进程唤醒后才能响应信号。
可中断休眠函数 复制#define wait_event_interruptible(wq, condition) ({ int __ret = 0; if (!(condition)) __wait_event_interruptible(wq, condition, __ret); __ret; }) //不可中断休眠，但可以指定超时时间 #define __wait_event_timeout(wq, condition, ret) do { DEFINE_WAIT(__wait); for (;;) { prepare_to_wait(&wq, &__wait, TASK_UNINTERRUPTIBLE); if (condition) break; ret = schedule_timeout(ret); if (!ret) break; } finish_wait(&wq, &__wait); } while (0)wq为等待队列头；condition为唤醒标志，condition为真唤醒进程，为假则为休眠状态；ret为要指定的超时时间，单位为时钟节拍jiffies
不可中断休眠函数 复制#define wait_event(wq, condition) do { if (condition) break; __wait_event(wq, condition); } while (0) //可中断休眠，但可以指定超时时间 #define __wait_event_interruptible_timeout(wq, condition, ret) do { DEFINE_WAIT(__wait); for (;;) { prepare_to_wait(&wq, &__wait, TASK_INTERRUPTIBLE); if (condition) break; if (!signal_pending(current)) { ret = schedule_timeout(ret); if (!ret) break; continue; } ret = -ERESTARTSYS; break; } finish_wait(&wq, &__wait); } while (0)wq为等待队列头；condition为唤醒标志，condition为真唤醒进程，为假则为休眠状态。ret为要指定的超时时间，单位为时钟节拍jiffies
1.3 唤醒进程
唤醒休眠进程函数分为两类：一是可唤醒可中断和不可中断休眠进程；二是只能唤醒可中断休眠进程。
唤醒进程函数一般是在设备获取到资源时调用，调用位置常处于中断处理函数中。 复制//可唤醒可中断和不可中断休眠进程 #define wake_up(x) __wake_up(x, TASK_NORMAL, 1, NULL) //随机唤醒一个休眠进程 #define wake_up_nr(x, nr) __wake_up(x, TASK_NORMAL, nr, NULL) //唤醒多个休眠进程 #define wake_up_all(x) __wake_up(x, TASK_NORMAL, 0, NULL) //唤醒所有休眠进程 //只能唤醒可中断休眠进程 #define wake_up_interruptible(x) __wake_up(x, TASK_INTERRUPTIBLE, 1, NULL) //随机唤醒一个休眠进程 #define wake_up_interruptible_nr(x, nr) __wake_up(x, TASK_INTERRUPTIBLE, nr, NULL) //唤醒多个休眠进程 #define wake_up_interruptible_all(x) __wake_up(x, TASK_INTERRUPTIBLE, 0, NULL) //唤醒所有休眠进程1.4 等待队列应用示例
下面以按键为例，实现中断方式按键检测，通过工作队列处理底半部分代码，杂项设备框架实现设备注册。在按键的工作函数中唤醒休眠进程。在位获取到按键信息时将进程休眠。
Linux中断编程参考：https://blog.csdn.net/weixin_44453694/article/details/126812705 复制#include #include #include #include #include #include #include #include #include #include #include #include #include #include #include #define KEY_CNT sizeof(key_info)/sizeof(struct key_info) //按键个数 //static wait_queue_head_t key_q;/*等待队列头(动态初始化时需要定义)*/ DECLARE_WAIT_QUEUE_HEAD(key_q);//静态初始化等待队列头 struct key_info { unsigned int gpio;//gpio口 int irq;//中断号 char key_name[20];//注册中断名字 int key_num;//按键编号 }; //按键信息保存 static struct key_info key_info[]= { {EXYNOS4_GPX3(2),0,”key1″,1}, {EXYNOS4_GPX3(3),0,”key2″,2}, {EXYNOS4_GPX3(4),0,”key3″,3}, {EXYNOS4_GPX3(5),0,”key4″,4} }; static struct key_info *key_p; static struct work_struct key_work;/*工作结构体*/ static int key_val; static int condition=0;/*唤醒标志*/ /*工作处理函数*/ void work_func(struct work_struct *work) { msleep(10);//按键消抖 if(gpio_get_value(key_p->gpio)==0) { //printk(“KEY %d 按下n”,key_p->key_num); key_val=key_p->key_num; } condition=1;//将唤醒标志置位 wake_up(&key_q); } /*中断服务函数*/ static irqreturn_t key_exit_work(int irq, void *dev) { key_p=(struct key_info *)dev; schedule_work(&key_work);//工作调度 return IRQ_HANDLED; } static int key_open(struct inode *inode, struct file *file) { printk(“设备打开成功n”); return 0; } static ssize_t key_read(struct file *file, char __user *data, size_t size, loff_t *offset) { int ret; int key; //wait_event(key_q, condition);//休眠进程(不可中断休眠) wait_event_interruptible(key_q, condition);//休眠进程(可中断休眠) key=key_val; condition=0;//清除唤醒标志 ret=copy_to_user(data,&key,sizeof(key)); return sizeof(key)-ret; } static int key_release(struct inode *inode, struct file *file) { printk(“设备关闭成功n”); return 0; } /*文件操早集合*/ static struct file_operations key_fops= { .open= key_open, .read= key_read, .release= key_release }; /*杂项设备结构体*/ static struct miscdevice key_misc= { .minor=MISC_DYNAMIC_MINOR,//次设备号，255，有内核分配 .name=”key_exit”,//在/dev下生成的设备节点名字 .fops=&key_fops }; static int __init wbyq_key_exit_init(void) { int i=0; int ret; /*初始化等待队列头*/ //init_waitqueue_head(&key_q); /*初始化工作*/ INIT_WORK(&key_work, work_func); for(i=0;i;i++)> 复制复制执行效果 复制复制
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复制复制审核编辑：汤梓红
