Linux中的 init_waitqueue_head 函数|极客笔记

Linux中的 init_waitqueue_head 函数

在Linux内核中，等待队列是一种用于在多个进程之间进行同步的机制。等待队列允许进程在某些条件下被阻塞，直到条件满足后进程被唤醒。init_waitqueue_head 函数是一个初始化等待队列头部的函数，在使用等待队列时必须首先调用该函数来对等待队列头部进行初始化。

等待队列的基本概念

等待队列是Linux内核中用于实现进程间同步的一种机制。在Linux内核中，等待队列用于实现睡眠等待，即当某个条件不成立时，进程会被挂起（阻塞），直到条件成立时才会被唤醒。等待队列通常用于实现生产者-消费者模型、同步事件和线程同步等场景。

在等待队列中，通过两种基本操作来实现进程的等待和唤醒：

wait_event(queue, condition)：进程调用此函数可进入等待队列，等待条件condition满足时被唤醒；
wake_up(queue)：用于唤醒等待队列中的所有进程。

等待队列在Linux内核中的结构定义如下：

typedef struct {
    spinlock_t      lock;
    struct list_head    task_list;
} wait_queue_head_t;

其中，spinlock_t lock 用于保证等待队列的互斥操作，struct list_head task_list 是一个链表，用于存储等待队列中的进程。

init_waitqueue_head 函数的定义

在Linux内核中，init_waitqueue_head 函数用于初始化一个等待队列头部。其定义如下：

void init_waitqueue_head(wait_queue_head_t *q)
{
    spin_lock_init(&q->lock);
    INIT_LIST_HEAD(&q->task_list);
}

该函数接收一个等待队列头部的指针作为参数，然后分别对该等待队列头部的锁和任务链表进行初始化。需要注意的是，在使用等待队列之前，必须首先对等待队列头部进行初始化，这样才能保证等待队列的正常工作。

init_waitqueue_head 的使用示例

下面是一个简单的示例代码，演示了如何在Linux内核中使用 init_waitqueue_head 函数进行等待队列头部的初始化。

#include <linux/init.h>
#include <linux/module.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/sched.h>
#include <linux/delay.h>

static struct task_struct *wait_task;
static wait_queue_head_t my_queue;

static int my_thread_func(void *data)
{
    allow_signal(SIGKILL);

    printk(KERN_INFO "Thread start\n");

    // 模拟等待条件
    while (1) {
        if (kthread_should_stop())
            break;

        if (condition) {
            break;
        }

        schedule();
    }

    printk(KERN_INFO "Thread end\n");

    return 0;
}

static int __init my_init(void)
{
    printk(KERN_INFO "Module init\n");

    init_waitqueue_head(&my_queue);

    wait_task = kthread_create(my_thread_func, NULL, "my_thread");
    if (wait_task) {
        wake_up_process(wait_task);
        msleep(5000);
    }

    return 0;
}

static void __exit my_exit(void)
{
    printk(KERN_INFO "Module exit\n");

    if (wait_task)
        kthread_stop(wait_task);
}

module_init(my_init);
module_exit(my_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");

在上面的示例代码中，首先在模块初始化函数 my_init 中调用 init_waitqueue_head(&my_queue) 对等待队列头部进行初始化。然后创建一个内核线程 wait_task 并调用 wake_up_process(wait_task) 唤醒该线程。线程会在条件满足时结束。