我们知道 Linux 是 multi-tasking 的环境,同时可以有很多人执行很多的程序。这是从 user 的观点来看的。如果就 kernel 的观点来看,是没有所谓的 multi-tasking 的。在 kernel 里,只有 single-thread。也就是说,如果你的 kernel code 正在执行,那系统里只有那部分在执行。不会有另一部分的 kernel code 也在运作。当然,这是指 single processor 的情况下,如果是 SMP 的话,那我就不清楚了。我想很多人都在 Windows 3.1 下写过程序,在那种环境下写程序,每一个程序都必须适当的将 CPU 让给别的程序使用。如果有个程序里面有一个 while (1); 的话,那保证系统就停在那里了。这种的多任务叫做 non-preemptive。它多任务的特性是由各个程序相互合作而造成的。在 Linux 的 user space 下,则是所谓的 preemptive,各个 process 喜欢执行什么就执行什么,就算你在你的程序里加上 while(1); 这一行也不会影响系统的运作。反正时间到了,系统自动就会将你的程序停住,让别的程序去执行。这是在 user space 的情况下,在 kernel 这方面,就跟 Windows 3.1 程序是一样的。在 kernel 里,你必须适当的将 CPU 的执行权释放出来。如果你在 kernel里加入 while(1); 这一行。那系统就会跟 Windows 3.1 一样。卡在那里。当然啦,我是没试过这样去改 kernel,有兴趣的人可以去试试看,如果有不同的结果,请记得告诉我。
假设我们在 kernel 里产生一个 buffer,user 可以经由 read,write 等 system call 来读取或写资料到这个 buffer 里。如果有一个 user 写资料到 buffer 时,此时 buffer 已经满了。那请问你要如何去处理这种情形呢 ? 第一种,传给 user 一个错误讯息,说 buffer 已经满了,不能再写入。第二种,将 user 的要求 block 住,等有人将 buffer 内容读走,留出空位时,再让 user 写入资料。但问题来了,你要怎么将 user 的要求 block 住。
struct wait_queue *wq = NULL; /* global variable */
while ( is_full ) {
interruptible_sleep_on( &wq );
}
write_to_buffer();
interruptible_sleep_on( &wq ) 是用来将目前的 process,也就是要求写资料到 buffer 的 process放到 wq 这个 wait_queue 里。在 interruptible_sleep_on 里,则是最后会呼叫 schedule() 来做 schedule 的动作,也就是去找另一个 process 来执行以维持系统的运作。当执行完 interruptible_sleep_on 之后,要求 write 的 process 就会被 block 住。那什么时候会恢复执行呢 ? 这个 process 之所以会被 block 住是因为 buffer 的空间满了,无法写入。但是如果有人将 buffer 的资料读取掉,则 buffer 就有空间可以让人写入。所以,有关于叫醒 process 的动作应该是在 read buffer 这方面的程序代码做的。
extern struct wait_queue *wq;
if ( !is_empty ) {
read_from_buffer();
wake_up_interruptible( &wq );
}
以上的程序代码应该要放在 read buffer 这部分的程序代码里,当 buffer 有多余的空间时,我们就呼叫 wake_up_interruptible( &wq ) 来将挂在 wq 上的所有 process 叫醒。请记得,我是说将 wq 上的所有 process 叫醒,所以,如果如果有10个 process 挂在 wq 上的话,那这 10 个都会被叫醒。之后,至于谁先执行。则是要看 schedule 是怎么做的。就是因为这 10 个都会被叫醒。如果 A 先执行,而且万一很不凑巧的,A 又把 buffer 写满了,那其它 9 个 process 要怎么办呢? 所以在 write buffer 的部分,需要用一个 while 来检查 buffer 目前是否满了.如果是的话,那就继续挂在 wq 上面.