Linux中的工作队列

［前记］Linux自从2.6.20之后，工作队列发生了一些变化，目前从网络上搜索的资料一般都是介绍老版本的工作队列，很少见到对新版本的介绍。本文对新老版本都做了简要概述，并分别提供了简单的实作案例。

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工作队列(work queue)是Linux kernel中将工作推后执行的一种机制。这种机制和BH或Tasklets不同之处在于工作队列是把推后的工作交由一个内核线程去执行，因此工作队列的优势就在于它允许重新调度甚至睡眠。
工作队列是2.6内核开始引入的机制，在2.6.20之后，工作队列的数据结构发生了一些变化，因此本文分成两个部分对2.6.20之前和之后的版本分别做介绍。
1、2.6.0~2.6.19
数据结构：
struct work_struct {
    unsigned long pending;
    struct list_head entry;
    void (*func)(void *);
    void *data;
    void *wq_data;
    struct timer_list timer;
};
pending是用来记录工作是否已经挂在队列上；
entry是循环链表结构；
func作为函数指针，由用户实现；
data用来存储用户的私人数据，此数据即是func的参数；
wq_data一般用来指向工作者线程（工作者线程参考下文）；
timer是推后执行的定时器。
work_struct的这些变量里，func和data是用户使用的，其他是内部变量，我们可以不用太过关心。
 
API：
1) INIT_WORK(_work, _func, _data)
初始化指定工作，目的是把用户指定的函数_func及_func需要的参数_data赋给work_struct的func及data变量。
2) int schedule_work(struct work_struct *work)
对工作进行调度，即把给定工作的处理函数提交给缺省的工作队列和工作者线程。工作者线程本质上是一个普通的内核线程，在默认情况下，每个CPU均有一个类型为“events”的工作者线程，当调用schedule_work时，这个工作者线程会被唤醒去执行工作链表上的所有工作。
3) int schedule_delayed_work(struct work_struct *work, unsigned long delay)
延迟执行工作，与schedule_work类似。
4) void flush_scheduled_work(void)
刷新缺省工作队列。此函数会一直等待，直到队列中的所有工作都被执行。
5) int cancel_delayed_work(struct work_struct *work)
flush_scheduled_work并不取消任何延迟执行的工作，因此，如果要取消延迟工作，应该调用cancel_delayed_work。
 
以上均是采用缺省工作者线程来实现工作队列，其优点是简单易用，缺点是如果缺省工作队列负载太重，执行效率会很低，这就需要我们创建自己的工作者线程和工作队列。
API：
1) struct workqueue_struct *create_workqueue(const char *name)
创建新的工作队列和相应的工作者线程，name用于该内核线程的命名。
2) int queue_work(struct workqueue_struct *wq, struct work_struct *work)
类似于schedule_work，区别在于queue_work把给定工作提交给创建的工作队列wq而不是缺省队列。
3) int queue_delayed_work(struct workqueue_struct *wq, struct work_struct *work, unsigned long delay)
延迟执行工作。
4) void flush_workqueue(struct workqueue_struct *wq)
刷新指定工作队列。
5) void destroy_workqueue(struct workqueue_struct *wq)
释放创建的工作队列。
 
下面一段代码可以看作一个简单的实作：
 
void my_func(void *data)
{
    char *name = (char *)data;
    printk(KERN_INFO “Hello world, my name is %s!\n”, name);
}
 
struct workqueue_struct *my_wq = create_workqueue(“my wq”);
struct work_struct my_work;
 
INIT_WORK(&my_work, my_func, “Jack”);
queue_work(my_wq, &my_work);
 
destroy_workqueue(my_wq);
 
 
2、2.6.20~2.6.??
自2.6.20起，工作队列的数据结构发生了一些变化，使用时不能沿用旧的方法。
 
数据结构：
typedef void (*work_func_t)(struct work_struct *work);
struct work_struct {
    atomic_long_t data;
    struct list_head entry;
    work_func_t func;
};
 
与2.6.19之前