Linux內核的等待隊列是以雙循環鏈表為基礎數據結構，與進程調度機制緊密結合，能夠用于實現核心的異步事件通知機制。

在這個鏈表中，有兩種數據結構：等待隊列頭(wait_queue_head_t)和等待隊列項(wait_queue_t)。等待隊列頭和等待隊列項中都包含一個list_head類型的域作為"連接件"。它通過一個雙鏈表和把等待tast的頭，和等待的進程列表鏈接起來。從上圖可以清晰看到。所以我們知道，如果要實現一個等待隊列，首先要有兩個部分。隊列頭和隊列項。下面看他們的數據結構。

struct list_head {

struct list_head *next, *prev;

};

struct __wait_queue_head {

spinlock_t lock;

struct list_head task_list;

};

typedef struct __wait_queue_head wait_queue_head_t;

struct __wait_queue {

unsigned int flags;

#define WQ_FLAG_EXCLUSIVE 0x01

void *private;//2.6版本是采用void指針，而以前的版本是struct task_struct * task;

//實際在用的時候，仍然把private賦值為task

wait_queue_func_t func;

struct list_head task_list;

};

所以隊列頭和隊列項是通過list_head聯系到一起的，list_head是一個雙向鏈表，在linux內核中有著廣泛的應用。并且在list.h中對它有著很多的操作。

2.對列頭和隊列項的初始化：

wait_queue_head_t my_queue;

init_waitqueue_head(&my_queue);

直接定義并初始化。init_waitqueue_head()函數會將自旋鎖初始化為未鎖，等待隊列初始化為空的雙向循環鏈表。

DECLARE_WAIT_QUEUE_HEAD(my_queue);

定義并初始化

3.定義等待隊列： DECLARE_WAITQUEUE(name,tsk);

#define DECLARE_WAITQUEUE(name, tsk) /

wait_queue_t name =__WAITQUEUE_INITIALIZER(name, tsk)

#define __WAITQUEUE_INITIALIZER(name, tsk) { task: tsk, task_list: { NULL, NULL }, __WAITQUEUE_DEBUG_INI(name)}

它的解釋是:

通過DECLARE_WAITQUEUE宏將等待隊列項初始化成對應的任務結構，并且用于連接的相關指針均設置為空。其中加入了調試相關代碼。

進程通過執行下面步驟將自己加入到一個等待隊列中：

1) 調用DECLARE_WAITQUEUE()創建一個等待隊列的項；

2) 調用add_wait_queue()把自己加入到等待隊列中。該隊列會在進程等待的條件滿足時喚醒它。在其他地方寫相關代碼，在事件發生時，對等的隊列執行wake_up()操作。

3) 將進程狀態變更為： TASK_INTERRUPTIBLE or TASK_UNINTERRUPTIBLE。

4) 如果狀態被置為TASK_INTERRUPTIBLE ，則信號喚醒進程。即為偽喚醒(喚醒不是因為事件的發生)，因此檢查并處理信號。

5) 檢查condition是否為真，為真則沒必要休眠，如果不為真，則調用scheduled()。

6) 當進程被喚醒的時候，它會再次檢查條件是否為真。真就退出循環，否則再次調用scheduled()并一直重復這步操作。

7) condition滿足后，進程將自己設置為TASK_RUNNING 并通過remove_wait_queue()退出。

4.(從等待隊列頭中)添加／移出等待隊列

(1)add_wait_queue()函數： (2)remove_wait_queue()函數：

5.等待事件：(有條件睡眠)

1)wait_event()宏：

#define wait_event(wq, condition) /

do { /

if (condition) /

break; /

__wait_event(wq, condition); /

} while (0)

#define __wait_event_timeout(wq, condition, ret) /

do { /

DEFINE_WAIT(__wait); /

/

for (;;) { /

prepare_to_wait(&wq, &__wait, TASK_UNINTERRUPTIBLE); /

if (condition) /

break; /

ret = schedule_timeout(ret); /

if (!ret) /

break; /

} /

finish_wait(&wq, &__wait); /

} while (0)

在等待會列中睡眠直到condition為真。在等待的期間，進程會被置為TASK_UNINTERRUPTIBLE進入睡眠，直到condition變量變為真。每次進程被喚醒的時候都會檢查condition的值.

(2)wait_event_interruptible()函數:

和wait_event()的區別是調用該宏在等待的過程中當前進程會被設置為TASK_INTERRUPTIBLE狀態.在每次被喚醒的時候,首先檢查condition是否為真,如果為真則返回,否則檢查如果進程是被信號喚醒,會返回-ERESTARTSYS錯誤碼.如果是condition為真,則返回0.

(3)wait_event_timeout()宏:

也與wait_event()類似.不過如果所給的睡眠時間為負數則立即返回.如果在睡眠期間被喚醒,且condition為真則返回剩余的睡眠時間,否則繼續睡眠直到到達或超過給定的睡眠時間,然后返回0.

(4)wait_event_interruptible_timeout()宏:

與wait_event_timeout()類似,不過如果在睡眠期間被信號打斷則返回ERESTARTSYS錯誤碼.

(5) wait_event_interruptible_exclusive()宏

同樣和wait_event_interruptible()一樣,不過該睡眠的進程是一個互斥進程.

6.喚醒隊列:

(1)wake_up()函數:

喚醒等待隊列.可喚醒處于TASK_INTERRUPTIBLE和TASK_UNINTERUPTIBLE狀態的進程,和wait_event/wait_event_timeout成對使用.

2)wake_up_interruptible()函數: #define wake_up_interruptible(x) __wake_up(x, TASK_INTERRUPTIBLE, 1, NULL)

和wake_up()唯一的區別是它只能喚醒TASK_INTERRUPTIBLE狀態的進程.,與wait_event_interruptible/wait_event_interruptible_timeout/ wait_event_interruptible_exclusive成對使用.

TASK_INTERRUPTIBLE，允許通過發送signal喚醒它(即可中斷的睡眠狀態)；

TASK_UNINTERRUPTIBLE，不接收任何 singal

7.在等待隊列上睡眠：(無條件睡眠，老內核使用，新內核建議不用)

(1)sleep_on()函數:

該函數的作用是定義一個等待隊列(wait)，并將當前進程添加到等待隊列中(wait)，然后將當前進程的狀態置為TASK_UNINTERRUPTIBLE，并將等待隊列(wait)添加到等待隊列頭(q)中。之后就被掛起直到資源可以獲取，才被從等待隊列頭(q)中喚醒，從等待隊列頭中移出。在被掛起等待資源期間，該進程不能被信號喚醒。

(2)sleep_on_timeout()函數：

與sleep_on()函數的區別在于調用該函數時，如果在指定的時間內(timeout)沒有獲得等待的資源就會返回。實際上是調用schedule_timeout()函數實現的。值得注意的是如果所給的睡眠時間(timeout)小于0，則不會睡眠。該函數返回的是真正的睡眠時間。

(3)interruptible_sleep_on()函數：

該函數和sleep_on()函數唯一的區別是將當前進程的狀態置為TASK_INTERRUPTINLE，這意味在睡眠如果該進程收到信號則會被喚醒。

(4)interruptible_sleep_on_timeout()函數：

類似于sleep_on_timeout()函數。進程在睡眠中可能在等待的時間沒有到達就被信號打斷而被喚醒，也可能是等待的時間到達而被喚醒。

Linux 進程等待隊列【轉】

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總結

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