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Linux内核同步机制之completion

发布时间:2020-02-11 06:06:16 阅读: 来源:玩偶厂家

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);

ags |= 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->ck);

timeout = schedule_timeout(timeout);

spin_lock_irq(&x->ck);

} 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:

void complete(struct completion *x)

{

unsigned long flags;

spin_lock_irqsave(&x->ck, flags);

x->done++;

__wake_up_common(&x->wait, TASK_NORMAL, 1, 0, NULL);

spin_unlock_irqrestore(&x->ck, flags);

}

不看内核实现的源代码我们也能想到他的实现,不外乎在wait函数中循环等待done变为可用(正),而另一边的complete函数为唤醒函数,当然是将done加一,唤醒待处理的函数。是的,从上面的代码看到,和我们想的一样。内核也是这样做的。

运用

运用LDD3中的例子:

#include

#include

#include

#include

#include

#include

#include

MODULE_LICENSE(“GPL”);

static int complete_major=250;

DECLARE_COMPLETION(comp);

ssize_t complete_read(struct file *filp,char __user *buf,size_t count,loff_t *pos)

{

printk(KERN_ERR “process %i (%s) going to sleep\n”,current->pid,current->comm);

wait_for_completion(&comp);

printk(KERN_ERR “awoken %i (%s)\n”,current->pid,current->comm);

return 0;

}

ssize_t complete_write(struct file *filp,const char __user *buf,size_t count,loff_t *pos)

{

printk(KERN_ERR “process %i (%s) awakening the readers…\n”,current->pid,current->comm);

complete(&comp);

return count;

}

struct file_operations complete_fops={

.owner=THIS_MODULE,

.read=complete_read,

.write=complete_write,

};

int complete_init(void)

{

int result;

result=register_chrdev(complete_major,“complete”,&complete_fops);

if(result<0)

return result;

if(complete_major==0)

complete_major=result;

return 0;

}

void complete_cleanup(void)

{

unregister_chrdev(complete_major,“complete”);

}

module_init(complete_init);

module_exit(complete_cleanup);

测试步骤:

1、mknod /dev/complete创建complete节点,在linux上驱动程序需要手动创建文件节点。

2、insmod 插入驱动模块,这里要注意的是,因为我们的代码中是手动分配的设备号,很可能被系统已经使用了,所以如果出现这种情况,查看/proc/devices文件。找一个没有被使用的设备号。

3、cat /dev/complete 用于读该设备,调用设备的读函数

4、打开另一个终端输入 echo “hello” > /dev/complete 该命令用于写入该设备。

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