Linux内核同步机制之completion

内核编程中常见的一种模式是，在当前线程之外初始化某个活动，然后等待该活动的结束。这个活动可能是，创建一个新的内核线程或者新的用户空间进程、对一个已有进程的某个请求，或者某种类型的硬件动作，等等。在这种情况下，我们可以使用信号量来同步这两个任务。然而，内核中提供了另外一种机制——completion接口。Completion是一种轻量级的机制，他允许一个线程告诉另一个线程某个工作已经完成。

结构与初始化

Completion在内核中的实现基于等待队列（关于等待队列理论知识在前面的文章中有介绍），completion结构很简单：

struct completion {       unsigned int done;/*用于同步的原子量*/       wait_queue_head_t wait;/*等待事件队列*/   };  

和信号量一样，初始化分为静态初始化和动态初始化两种情况：

静态初始化：

#define COMPLETION_INITIALIZER(work) \        { 0, __WAIT_QUEUE_HEAD_INITIALIZER((work).wait) }      #define DECLARE_COMPLETION(work) \        struct completion work = COMPLETION_INITIALIZER(work)  

动态初始化：

static inline void init_completion(struct completion *x)   {       x->done = 0;       init_waitqueue_head(&x->wait);   }  

可见，两种初始化都将用于同步的done原子量置位了0，后面我们会看到，该变量在wait相关函数中减一，在complete系列函数中加一。

实现

同步函数一般都成对出现，completion也不例外，我们看看最基本的两个complete和wait_for_completion函数的实现。

wait_for_completion最终由下面函数实现：

static inline long __sched   do_wait_for_common(struct completion *x, long timeout, int state)   {       if (!x->done) {           DECLARE_WAITQUEUE(wait, current);              wait.flags |= WQ_FLAG_EXCLUSIVE;           __add_wait_queue_tail(&x->wait, &wait);           do {               if (signal_pending_state(state, current)) {                   timeout = -ERESTARTSYS;                   break;               }               __set_current_state(state);               spin_unlock_irq(&x->wait.lock);               timeout = schedule_timeout(timeout);               spin_lock_irq(&x->wait.lock);           } while (!x->done && timeout);           __remove_wait_queue(&x->wait, &wait);           if (!x->done)               return timeout;       }       x->done--;       return timeout ?: 1;   }  

而complete实现如下：