Разработка ядра Linux
вернуться

Лав Роберт
Шрифт:

Тем не менее ничто не запрещает коду ядра создавать собственные потоки. Это может понадобиться, если в рабочем потоке выполняется большое количество вычислительных операций. Операции, критичные к процессорным ресурсам или к высокой производительности, могут получить преимущества от использования отдельного выделенного потока. Это также уменьшает нагрузку на потоки, работающие по умолчанию, и предотвращает нехватку ресурсов для остальных отложенных действий.

Структуры данных для представления потоков

Рабочие потоки представлены с помощью следующей структуры

workqueue_struct
.

/*

* Внешне видимая абстракция для представления очередей отложенных

действий представляет собой массив очередей для каждого процессора:

*/

struct workqueue_struct {

 struct cpu_workqueue_struct cpu_wq[NR_CPUS];

 const char* name;

 struct list_head list;

};

Эта структура содержит массив структур

struct cpu_workqueue_struct
, по одному экземпляру на каждый возможный процессор в системе. Так как рабочий поток существует для каждого процессора в системе, то для каждого рабочего потока, работающего на каждом процессоре машины, существует такая структура.

Структура

cpu_workqueue_struct
определена в файле
kernel/workqueue.c
и является основной. Эта структура показана ниже.

/*

* Очередь отложенных действий, связанная с процессором:

*/

struct cpu_workqueue_struct {

 spinlock_t lock; /* Очередь для защиты данной структуры */

 long remove_sequence; /* последний добавленный элемент

(следующий для запуска ) */

 long insert_sequence; /* следующий элемент для добавления */

 struct list_head worklist; /* список действий */

 wait_queue_head_t more_work;

 wait_queue_head_t work_done;

 struct workqueue_struct *wq; /* соответствующая структура

workqueue_struct */

 task_t *thread; /* соответствующий поток */

 int run_depth; /* глубина рекурсии функции run_workqueue */

};

Заметим, что каждый тип рабочих потоков имеет одну, связанную с этим типом структуру

workqueue_struct
. Внутри этой структуры имеется по одному экземпляру структуры
cpu_workqueue_struct
для каждого рабочего потока и, следовательно, для каждого процессора в системе, так как существует только один рабочий поток каждого типа на каждом процессоре.

Структуры для представления действий

Все рабочие потоки реализованы как обычные потоки пространства ядра, которые выполняют функцию

worker_thread
. После начальной инициализации эта функция входит в бесконечный цикл и переходит в состояние ожидания. Когда какие-либо действия ставятся в очередь, поток возвращается к выполнению и выполняет эти действия. Когда в очереди не остается работы, которую нужно выполнять, поток снова возвращается в состояние ожидания. Каждое действие представлено с помощью структуры
work_struct
, определенной в файле
<linux/workqueue.h>
. Эта структура показана ниже.

struct work_struct {

 unsigned long pending; /* ожидает ли это действие на выполнение? */

 struct list_head entry; /* связанный список всех действий */

 void (*func)(void*) ; /* функция-обработчик */

 void *data; /* аргумент функции-обработчика */

 void *wq_data; /* для внутреннего использования */

 struct timer_list timer; /* таймер, который используется для

очередей отложенных действий с задержками */

};

Эти структуры объединены в связанный список, по одному списку на каждый тип очереди для каждого процессора. Например, для каждого процессора существует список отложенных действий, которые выполняются потоками, работающими по умолчанию. Когда рабочий поток возвращается к выполнению, он начинает выполнять все действия, которые находятся в его списке. После завершения работы рабочий поток удаляет соответствующие структуры

work_struct
из списка. Когда список становится пустым, поток переходит в состояние ожидания.