Linux内核学习笔记之进程进程的组织形式(4)

4.       阻塞态进程构成的等待队列
 
Linux内核为每一个临界资源设置了一个等待队列，在进程无法获取临界资源时就睡眠在该等待队列上。
①等待队列
wait_queue_head_t 表示一个等待队列/include/linux/wait.h
struct __wait_queue_head {
       spinlock_t lock;
      struct list_head task_list;
};
typedef struct __wait_queue_head wait_queue_head_t;
②等待队列节点
struct __wait_queue {
       unsigned int flags;//唤醒方式
#define WQ_FLAG_EXCLUSIVE       0x01
      void *private;//保存睡眠进程描述符地址
      wait_queue_func_t func;//唤醒方法
        struct list_head task_list;//
};
唤醒方式有 WQ_FLAG_EXCLUSIVE 或者 0；
WQ_FLAG_EXCLUSIVE：表示节点对应进程对临界资源使用具有排他性。在唤醒是会唤醒所有非排他性进程和一定数量的排他性进程。
 
③睡眠在等待队列中
进程访问临界资源而阻塞时，先设置自己的状态为睡眠态（中断或者不可中断），然后在该临界资源的等待队列中睡眠，最后才释放处理器，等待该资源可用。
首先初始化等待队列节点（include/linux/wait.h）
static inline void init_waitqueue_entry(wait_queue_t *q, struct task_struct *p)
{
       q->flags = 0;
       q->private = p;
        q->func = default_wake_function;
}
然后插入到等待队列
void fastcall add_wait_queue(wait_queue_head_t *q, wait_queue_t *wait)
{
       unsigned long flags;
       wait->flags &= ~WQ_FLAG_EXCLUSIVE;
        spin_lock_irqsave(&q->lock, flags);
       __add_wait_queue(q, wait);
       spin_unlock_irqrestore(&q->lock, flags);
}
 
void fastcall add_wait_queue_exclusive(wait_queue_head_t *q, wait_queue_t *wait)
{
       unsigned long flags;
       wait->flags |= WQ_FLAG_EXCLUSIVE;
       spin_lock_irqsave(&q->lock, flags);
      __add_wait_queue_tail(q, wait);
        spin_unlock_irqrestore(&q->lock, flags);
}
add_wait_queue 首先清唤醒方式，在后插入到对首
add_wait_queue_exclusive先设置唤醒方式，然后插入到对尾。这样就将等待队列中的链表一分为二，前半部分为没有设置WQ_FLAG_EXCLUSIVE,后半部分为设置了WQ_FLAG_EXCLUSIVE;
的节点。这给后面的唤醒带来了好处。
 
④唤醒
Linux2.6内核提供了8个宏来唤醒等待队列中的进程。他们都是基于函数__wake_up_common
位于ernel/sched.c
static void __wake_up_common(wait_queue_head_t *q, unsigned int mode,
                            int nr_exclusive, int sync, void *key)
{
      struct list_head *tmp, *next;
      list_for_each_safe(tmp, next, &q->task_list) {
              wait_queue_t *curr;
              unsigned flags;
               curr = list_entry(tmp, wait_queue_t, task_list);
             flags = curr->flags;
             if (curr->func(curr, mode, sync, key) &&
                 (flags & WQ_FLAG_EXCLUSIVE) &&
                  !--nr_exclusive)
                      break;
   }
}
ANSI C标准定义逻辑与的运算规则，前面的为真才会继续运算后面的，所以上面的if可以实现唤醒全部得非排他性进程和nr_exclusive个排他性进程。