Linux驱动开发-内核共享工作队列-linux内核贡献榜

【摘要】 在工作队列里，我们把推后执行的任务叫做工作（work），描述它的数据结构为work_struct，这些工作以队列结构组织成工作队列（workqueue），其数据结构为workqueue_struct，而工作线程就是负责执行工作队列中的工作。系统有默认的工作者线程,自己也可以创建自己的工作者线程。

1. 内核工作队列

工作队列常见的使用形式是配合中断使用，在中断的服务函数里无法调用会导致休眠的相关函数代码，有了工作队列机制以后，可以将需要执行的逻辑代码放在工作队列里执行，只需要在中断服务函数里触发即可，工作队列是允许被重新调度、睡眠。

在工作队列里，我们把推后执行的任务叫做工作（work），描述它的数据结构为work_struct，这些工作以队列结构组织成工作队列（workqueue），其数据结构为workqueue_struct，而工作线程就是负责执行工作队列中的工作。系统有默认的工作者线程,自己也可以创建自己的工作者线程。

2. 相关函数、结构介绍

2.1 工作结构

复制定义文件: Workqueue.h (linux-3.5\include\Linux) 原型: struct work_struct { atomic_long_t data; struct list_head entry; work_func_t func; /* 工作函数指针 */ #ifdef CONFIG_LOCKDEP struct lockdep_map lockdep_map; #endif }; 在工作结构体里，只需要关心一个成员函数：work_func_t func; 这个成员函数是一个函数指针，指向工作函数的指针；内核使用这个结构来描述一个工作，一个工作简单理解就是对应于一个函数，可以通过内核调度函数来调用work_struct中func指针所指向的函数。

2.2 工作函数介绍

复制定义文件 Workqueue.h (linux-3.5\include\linux) 函数原型 typedef void (*work_func_t)(struct work_struct *work); 功能 这是指向工作函数地址的函数指针，编写一个工作的函数。 参数 struct work_struct ＊work，这个参数，指向struct work_struct结构变量本身。

示例:

复制struct work_struct work; INIT_WORK(&work, work_func); 初始化一个work结构，work_func工作函数的参数就是指向work结构。

2.3 初始化宏

复制1）初始化一个work结构： INIT_WORK(_work, _func) _work: struct work_struct work结构指针。 _func：用来填充work_struct work结构的fun成员，就是工作函数指针。 2）共享工作队列调度宏： schedule_work(_work) 它也是一个宏，作用是调度一个工作_work。 _work：要调度工作的结构指针; 示例： schedule_work(&work)

2.4 使用共享工作队列的步骤

复制1）定义一个工作结构变量 struct work_struct work; 2）初始化工作结构（重点func成员）。 先编写一个工作函数： void work_func(struct work_struct * dat) { printk(“%p:”,dat); …… } 初始化work： INIT_WORK(&work, work_func); 3）在适当的地方调度工作 如果工作用于中断底部代码，则在中断顶部调度。 schedule_work(&work); 不是马上执行，而是等待CPU空闲才执行work_func。

3. 案例代码

3.1 共享工作队列-按键驱动

下面这份代码是在一个按键驱动代码，在按键中断服务函数里调度共享队列，最终在工作函数里完成按键值的检测打印。工作队列采用的是共享工作队列。

复制#include #include #include #include #include #include #include #include #include static struct work_struct work; static struct m_key_info *key_info_p=NULL; /*存放按键的信息*/ struct m_key_info { int gpio; char name[50]; int val; int irq; }; struct m_key_info key_info[]= { {EXYNOS4_GPX3(2),”key_irq_1″,0x01}, {EXYNOS4_GPX3(3),”key_irq_2″,0x02}, {EXYNOS4_GPX3(4),”key_irq_3″,0x03}, {EXYNOS4_GPX3(5),”key_irq_4″,0x04}, }; /* 工作函数 */ static void key_work_func(struct work_struct *work) { msleep(50); //udelay(n); //mdelay(n); //msleep(unsigned int msecs); if(gpio_get_value(key_info_p->gpio)==0) //判断按键是否按下 { printk(“按键值:%#x\n”,key_info_p->val); } else { printk(“按键值:%#x\n”,key_info_p->val|0x80); } } /* 中断服务函数 */ static irqreturn_t key_irq_handler(int irq, void *dev) { key_info_p=(struct m_key_info*)dev; /*调度工作—-工作结构体添加到系统共享工作队列里*/ schedule_work(&work); return IRQ_HANDLED; } static int __init tiny4412_interrupt_drv_init(void) { /*初始化工作*/ INIT_WORK(&work,key_work_func); int i; for(i=0;i

复制3.2 自定义工作队列-按键驱动

复制工作队列除了可以使用内核共享队列以外，也可以自己创建队列，下面这份代码就演示如何自己创建队列，并完成初始化、调用。代码原型还是一份按键驱动代码，与上面代码相比，加了字符设备节点注册，替换系统共享工作队列为自定义的工作队列。

复制复制#include #include #include /*杂项设备相关结构体*/ #include /*文件操作集合头文件*/ #include /*使用copy_to_user和copy_from_user*/ #include /*使用IO端口映射*/ #include #include /*设备*/ #include /*标准字符设备–分配设备号*/ #include /*ioctl操作*/ #include /*注册中断相关*/ #include /*中断边沿类型定义*/ #include /*中断IO口定义*/ #include /*内核定时器相关*/ #include /*等待队列相关*/ #include /*等待队列相关*/ #include /*POLL机制相关*/ #include /*自旋锁相关*/ #include /*自旋锁相关*/ #include /*原子操作相关*/ #include /*原子操作相关*/ #include /*延时函数*/ #include #include /*信号相关头文件*/ #include /*工作队列相关*/ /*—————————————————- 创建自己的工作队列creator_workqueue测试 —————————————————–*/ /*定义ioctl的命令*/ #define Cmd_LEDON _IO(L,1) //无方向 –开灯 #define Cmd_LEDOFF _IO(L,0) //无方向 —关灯 /*定义设备号注册相关*/ static dev_t keydev; //存放设备号 static struct cdev *keyCdev; //定义cdev结构体指针 static struct class *cls; //定义类结构体指针 /*定义按键中断相关*/ static unsigned int irq_buff[4]; /*存放中断编号*/ static int key_value=0; /*存放按键按下的键值*/ /*定时器相关*/ struct timer_list my_timer; /*全局标志*/ static int poll_flag=0; struct mutex ; /* 互斥锁 */ /*等待队列相关*/ static DECLARE_WAIT_QUEUE_HEAD(wait);/*初始化等待队列头*/ static int condition=0; /*唤醒队列的条件-为假休眠-为真唤醒*/ /*异步通知助手相关*/ static struct fasync_struct *myfasync; /*信号量*/ static DEFINE_SEMAPHORE(name_sem); /*内核工作队列相关结构体*/ static struct work_struct my_work; /*延时工作队列相关结构体*/ static struct delayed_work my_delay_work; /*创建自己的工作队列相关*/ struct workqueue_struct *my_work_queue; struct Buttons_data { char key_name[10]; /*按键的名字*/ char key; /*按键值*/ int GPIO; /*GPIO口编号*/ }; /*工作队列的处理函数*/ static void my_work_func(struct work_struct *work) { static int count=0; printk(“\n\n用户创建的系统共享工作队列调度成功%d 次\n\n”,count++); } /*结构体整体赋值*/ static struct Buttons_data Key_interrupt[4]= { {“key1”,0x01,EXYNOS4_GPX3(2)}, {“key2”,0x02,EXYNOS4_GPX3(3)}, {“key3”,0x03,EXYNOS4_GPX3(4)}, {“key4”,0x04,EXYNOS4_GPX3(5)}, }; /*按键中断服务函数*/ static irqreturn_t irq_handler_function(int irq,void * dat) { struct Buttons_data *p =(struct Buttons_data *)dat; /*强制转换*/ if(!gpio_get_value(p->GPIO)) { key_value=p->key; /*获取按下按键值*/ } else { key_value=p->key|0x80; /*获取松开按键值*/ } mod_timer(&my_timer,jiffies+1); /*修改超时时间*/ return IRQ_HANDLED; } /*定时器中断服务函数*/ static void timer_function(unsigned long data) { printk(“按键值读取成功!!0x%x—>!\n”,key_value); /*添加延时工作到系统工作队列中等待执行*/ // schedule_delayed_work(&my_delay_work,HZ*5); //queue_work(my_work_queue,&my_work); /*调度共享工作队列*/ queue_delayed_work_on(-1,my_work_queue,&my_delay_work,HZ*5); } static int key_open(struct inode *my_inode, struct file *my_file) { unsigned char i; for(i=0;i<4;i++) { //获取中断编号 irq_buff[i]=gpio_to_irq(EXYNOS4_GPX3(2+i)); request_irq(irq_buff[i],irq_handler_function,IRQ_TYPE_EDGE_BOTH,Key_interrupt[i].key_name,&Key_interrupt[i]); } /*定时器相关*/ my_timer.expires=0;/*1秒钟*/ my_timer.function=timer_function;/*定时器中断处理函数*/ my_timer.data=888; /*传递给定时器中断服务函数的参数-用于共享定时器*/ init_timer(&my_timer); /*初始化定时器*/ add_timer(&my_timer); /*启动定时器*/ printk(“open ok !\n”); return 0; } static ssize_t key_read(struct file *my_file, char __user *buf, size_t my_conut, loff_t * my_loff) { int error=0; error=copy_to_user(buf,&key_value,my_conut); /*向应用层拷贝按键值*/ key_value=0; if(!error) { return 0; /*没有读取成功*/ } else { return my_conut; /*返回成功读取的字节数*/ } } static ssize_t key_write(struct file *my_file, const char __user *buf, size_t my_conut, loff_t *my_loff) { int error; printk(“write ok !\n”); return 1; } static long key_unlocked_ioctl(struct file *my_file, unsigned int cmd, unsigned long argv) { int dat; /*只有传递地址的时候才需要转换—–*/ void __user *argv1=(void __user*)argv; //强制转换地址 printk(“argv1=%ld\n”,*(unsigned long*)argv1); //取出数据 argv=(unsigned long*)argv; /*转为指针形式*/ switch(cmd) { case Cmd_LEDON: dat=100; copy_to_user(argv,&dat,4); printk(“LEDON_—–>OK\n”); break; case Cmd_LEDOFF: dat=200; copy_to_user(argv,&dat,4); printk(“LEDOFF_—–>OK\n”); break; } return 0; } /*poll–*/ unsigned int my_poll(struct file *my_file, struct poll_table_struct * p) { /*唤醒休眠的进程*/ poll_wait(my_file,&wait,p);/*添加等待队列–不是立即休眠*/ printk(“<1>””8888\n”); if(condition==1) { printk(“drive—-poll —-ok!\n”); condition=0; /*清除标志*/ return POLLIN; /*返回事件*/ } return 0; /*返回事件*/ } /*异步通知助手*/ int key_fasync(int fd, struct file *my_file,int on) //异步通知 { int error; printk(“驱动层收到的文件描述符:%d\n”,fd); error=fasync_helper(fd,my_file,on,&myfasync); printk(“驱动层异步通知结构体文件描述符:%d\n”,myfasync->fa_fd); return error; } static int key_release(struct inode *my_inode, struct file *my_file) { int i; //释放中断 for(i=0;i<4;i++) { free_irq(irq_buff[i],&Key_interrupt[i]); } return 0; } /*定义一个文件操作集合结构体*/ static struct file_operations ops_key={ .owner = THIS_MODULE, .read=key_read, /*读函数-被应用层read函数调用*/ .write=key_write, /*写函数-被应用层write函数调用*/ .open=key_open, /*打开函数-被应用层open函数调用*/ .release=key_release, /*释放函数*/ .unlocked_ioctl=key_unlocked_ioctl, /*ioctl操作*/ .poll=my_poll, /*poll机制*/ .fasync=key_fasync, /*异步通知助手*/ }; static int __init key_init1(void) { /*动态分配一个设备号*/ alloc_chrdev_region(&keydev,0,1,”mykey”); //我们可以读取/proc/devices文件以获得Linux内核分配给设备的主设备号和设备名字 /*动态分配cdev结构体,返个cdev结构;如果执行失败,将返回NULL。*/ keyCdev = cdev_alloc(); /*初始化Cdev结构体*/ cdev_init(keyCdev,&ops_key); /*注册Cdev结构体*/ cdev_add(keyCdev,keydev,1); /*创建类*/ cls=class_create(THIS_MODULE,”my_key”); /*在类下面创建设备*/ device_create(cls,NULL,keydev,NULL,”my_delaywork”);// /dev/ /*创建自己的工作队列*/ my_work_queue =create_workqueue(“my_workqueue”); /*初始化延时工作队列*/ INIT_DELAYED_WORK(&my_delay_work,my_work_func); /*初始化无延时的工作队列*/ // INIT_WORK(&my_work,my_work_func); printk(“<1>””key drive init OK!!–>__FILE__=%s __LINE__=%d\n”,__FILE__,__LINE__); return 0; } //KERN_EMERG static void __exit key_exit(void) { device_destroy(cls,keydev); //注销设备节点 class_destroy(cls); //注销分配的类 cdev_del(keyCdev); //注销CDEV结构体 unregister_chrdev_region(keydev,1); //注销设备 kfree(keyCdev); //释放结构体 printk(“<1>””key drive exit OK!! –>__FILE__=%s __LINE__=%d\n”,__FILE__,__LINE__); } //EXPORT_SYMBOL(key_init); module_init(key_init1); /*驱动入口*/ module_exit(key_exit); /*驱动出口*/ MODULE_LICENSE(“GPL”); (key_info)>(key_info)/sizeof(key_info[0]);i++)>