Linux设备驱动workqueue(工作队列)案例实现

 

一、Linux工作队列与Linux小任务机制的区别

工作队列（work queue）是另外一种将工作推后执行的形式，tasklet(小任务机制)有所不同。工作队列可以把工作推后，交由一个内核线程去执行，也就是说，这个下半部分可以在进程上下文中执行。这样，通过工作队列执行的代码能占尽进程上下文的所有优势。最重要的就是工作队列允许被重新调度甚至是睡眠。

那么，什么情况下使用工作队列，什么情况下使用tasklet呢？如果推后执行的任务需要睡眠，那么就选择工作队列；如果推后执行的任务不需要睡眠，那么就选择tasklet。另外，如果需要用一个可以重新调度的实体来执行你的下半部处理，也应该使用工作队列。它是唯一能在进程上下文运行的下半部实现的机制，也只有它才可以睡眠。这意味着在需要获得大量的内存时、在需要获取信号量时，在需要执行阻塞式的I/O操作时，它都会非常有用。如果不需要用一个内核线程来推后执行工作，那么就考虑使用tasklet。

一般，不要轻易的去使用工作队列，因为每当创建一条工作队列，内核就会为这条工作队列创建一条内核线程。工作队列位于进程上下文，与软中断，tasklet有所区别，工作队列里允许延时，睡眠操作，而软中断，tasklet位于中断上下文，不允许睡眠和延时操作。

二、使用Linux工作队列

1、需要包含的头文件

#include <linux/workqueue.h>

2、工作队列相关的数据结构(各个版本内核可能不同，这里用的是3.5)

 1//工作队列结构
 2struct work_struct {
 3    atomic_long_t data;
 4    //链表处理
 5    struct list_head entry;
 6    //工作处理函数
 7    work_func_t func;
 8#ifdef CONFIG_LOCKDEP
 9    struct lockdep_map lockdep_map;
10#endif
11};

3、操作工作队列相关的API

 1创建一个队列就会有一个内核线程，一般不要轻易创建队列
 2位于进程上下文--->可以睡眠
 3定义:
 4    struct work_struct work;
 5
 6初始化:
 7    INIT_WORK(struct work_struct *work, void (*func)(struct work_struct *work));
 8
 9定义并初始化:
10    DECLARE_WORK(name, void (*func)(struct work_struct *work));
11
12===========================================================
13
14调度:
15    int schedule_work(struct work_struct *work);
16    返回1成功, 0已经添加在队列上
17
18延迟调度:
19    int schedule_delayed_work(struct work_struct *work, unsigned long delay);
20
21===========================================================
22
23创建新队列和新工作者线程:
24    struct workqueue_struct *create_workqueue(const char *name);
25
26调度指定队列:
27    int queue_work(struct workqueue_struct *wq, struct work_struct *work);
28
29延迟调度指定队列:
30    int queue_delayed_work(struct workqueue_struct *wq, 
31            struct work_struct *work, unsigned long delay);
32销毁队列:
33    void destroy_workqueue(struct workqueue_struct *wq);

4、Demo实现(基于Tiny4412 Linux3.5内核)

1#include <linux/module.h>
 2#include <linux/kernel.h>
 3#include <linux/init.h>
 4#include <linux/platform_device.h>
 5#include <linux/fb.h>
 6#include <linux/backlight.h>
 7#include <linux/err.h>
 8#include <linux/pwm.h>
 9#include <linux/slab.h>
10#include <linux/miscdevice.h>
11#include <linux/delay.h>
12#include <linux/gpio.h>
13#include <mach/gpio.h>
14#include <plat/gpio-cfg.h>
15#include <linux/timer.h>  /*timer*/
16#include <asm/uaccess.h>  /*jiffies*/
17#include <linux/delay.h>
18#include <linux/interrupt.h>
19#include <linux/workqueue.h>
20struct tasklet_struct task_t ; 
21struct workqueue_struct *mywork ;
22//定义一个工作队列结构体
23struct work_struct work;
24static void task_fuc(unsigned long data)
25{
26    if(in_interrupt()){
27             printk("%s in interrupt handle!\n",__FUNCTION__);
28        }
29}
30//工作队列处理函数
31static void mywork_fuc(struct work_struct *work)
32{
33    if(in_interrupt()){
34             printk("%s in interrupt handle!\n",__FUNCTION__);
35        }
36    msleep(2);
37    printk("%s in process handle!\n",__FUNCTION__);
38}
39
40static irqreturn_t irq_fuction(int irq, void *dev_id)
41{    
42    tasklet_schedule(&task_t);
43    //调度工作
44    schedule_work(&work);
45    if(in_interrupt()){
46         printk("%s in interrupt handle!\n",__FUNCTION__);
47    }
48    printk("key_irq:%d\n",irq);
49    return IRQ_HANDLED ;
50}
51
52static int __init tiny4412_Key_irq_test_init(void) 
53{
54    int err = 0 ;
55    int irq_num1 ;
56    int data_t = 100 ;
57    //创建新队列和新工作者线程
58    mywork = create_workqueue("my work");
59    //初始化
60    INIT_WORK(&work,mywork_fuc);
61    //调度指定队列
62    queue_work(mywork,&work);
63    tasklet_init(&task_t,task_fuc,data_t);
64    printk("irq_key init\n");
65    irq_num1 = gpio_to_irq(EXYNOS4_GPX3(2));
66    err = request_irq(irq_num1,irq_fuction,IRQF_TRIGGER_FALLING,"tiny4412_key1",(void *)"key1");
67    if(err != 0){
68        free_irq(irq_num1,(void *)"key1");
69        return -1 ;
70    }
71    return 0 ;
72}
73
74static void __exit tiny4412_Key_irq_test_exit(void) 
75{
76    int irq_num1 ;
77    printk("irq_key exit\n");
78    irq_num1 = gpio_to_irq(EXYNOS4_GPX3(2));
79    //销毁一条工作队列
80    destroy_workqueue(mywork);
81    free_irq(irq_num1,(void *)"key1");
82}
83
84module_init(tiny4412_Key_irq_test_init);
85module_exit(tiny4412_Key_irq_test_exit);
86
87MODULE_LICENSE("GPL");
88MODULE_AUTHOR("YYX");
89MODULE_DESCRIPTION("Exynos4 KEY Driver");

将程序编译完，将zImage下到板子上，重新启动会看到内核打印信息

可以看到，当我们按下按键的时候，进入外部中断服务函数，此时task_fuc先被调用，然后调用到mywork_fuc，并打印了mywork_fuc里面的信息，从这里我们用程序验证了，工作队列是位于进程上下文，而不是中断上下文，和tasklet是有所区别的，下一节我们将会讲一讲tasklet(小任务机制)。