Linux內核實踐之工作隊列
工作隊列（work queue）是另外一種將工作推後執行的形式，它和tasklet有所不同。工作隊列可以把工作推後，交由一個內核線程去執行，也就是說，這個下半部分可以在進程上下文中執行。這樣，通過工作隊列執行的代碼能占盡進程上下文的所有優勢。最重要的就是工作隊列允許被重新調度甚至是睡眠。
那麽，什麽情況下使用工作隊列，什麽情況下使用tasklet。如果推後執行的任務需要睡眠，那麽就選擇工作隊列。如果推後執行的任務不需要睡眠，那麽就選擇tasklet。另外，如果需要用一個可以重新調度的實體來執行你的下半部處理，也應該使用工作隊列。它是唯一能在進程上下文運行的下半部實現的機制，也只有它才可以睡眠。這意味著在需要獲得大量的內存時、在需要獲取信號量時，在需要執行阻塞式的I/O操作時，它都會非常有用。如果不需要用一個內核線程來推後執行工作，那麽就考慮使用tasklet。
1. 工作、工作隊列和工作者線程
如前所述，我們把推後執行的任務叫做工作（work），描述它的數據結構為work_struct，這些工作以隊列結構組織成工作隊列（workqueue），其數據結構為workqueue_struct，而工作線程就是負責執行工作隊列中的工作。系統默認的工作者線程為events,自己也可以創建自己的工作者線程。
2.表示工作的數據結構
工作用<linux/workqueue.h>中定義的work_struct結構表示：
struct work_struct {
atomic_long_t data;
#define WORK_STRUCT_PENDING 0 /* T if work item pending execution */
#define WORK_STRUCT_FLAG_MASK (3UL)
#define WORK_STRUCT_WQ_DATA_MASK (~WORK_STRUCT_FLAG_MASK)
struct list_head entry;
work_func_t func;
#ifdef CONFIG_LOCKDEP
struct lockdep_map lockdep_map;
#endif
};
這些結構被連接成鏈表。當一個工作者線程被喚醒時，它會執行它的鏈表上的所有工作。工作被執行完畢，它就將相應的work_struct對象從鏈表上移去。當鏈表上不再有對象的時候，它就會繼續休眠。
3.創建推後的工作
要使用工作隊列，首先要做的是創建一些需要推後完成的工作。可以通過DECLARE_WORK在編譯時靜態地建該結構：
DECLARE_WORK(name, void (*func) (void*), void *data);
這樣就會靜態地創建一個名為name，待執行函數為func，參數為data的work_struct結構。
同樣，也可以在運行時通過指針創建一個工作：
INIT_WORK(struct work_struct *work, woid(*func) (void *), void *data);
這會動態地初始化一個由work指向的工作。
4. 工作隊列中待執行的函數
工作隊列待執行的函數原型是：
void work_handler(void*data)
這個函數會由一個工作者線程執行，因此，函數會運行在進程上下文中。默認情況下，允許響應中斷，並且不持有任何鎖。如果需要，函數可以睡眠。需要註意的是，盡管該函數運行在進程上下文中，但它不能訪問用戶空間，因為內核線程在用戶空間沒有相關的內存映射。通常在系統調用發生時，內核會代表用戶空間的進程運行，此時它才能訪問用戶空間，也只有在此時它才會映射用戶空間的內存。
5. 對工作進行調度
現在工作已經被創建，我們可以調度它了。想要把給定工作的待處理函數提交給缺省的events工作線程，只需調用
schedule_work(&work)；
work馬上就會被調度，一旦其所在的處理器上的工作者線程被喚醒，它就會被執行。
有時候並不希望工作馬上就被執行，而是希望它經過一段延遲以後再執行。在這種情況下，可以調度它在指定的時間執行：
schedule_delayed_work(&work,delay);
這時，&work指向的work_struct直到delay指定的時鐘節拍用完以後才會執行。
上面內容部分摘自：http://blog.csdn.net/zyhorse2010/article/details/6455026
6. 工作隊列的簡單應用
在Workqueue機制中，提供了一個系統默認的workqueue隊列——keventd_wq，這個隊列是Linux系統在初始化的時候就創建的。用戶可以直接初始化一個work_struct對象，然後在該隊列中進行調度，使用更加方便。
當用戶調用workqueue的初始化接口create_workqueue或者create_singlethread_workqueue對workqueue隊列進行初始化時，內核就開始為用戶分配一個workqueue對象，並且將其鏈到一個全局的workqueue隊列中。然後Linux根據當前CPU的情況，為workqueue對象分配與CPU個數相同的cpu_workqueue_struct對象，每個cpu_workqueue_struct對象都會存在一條任務隊列。緊接著，Linux為每個cpu_workqueue_struct對象分配一個內核thread，即內核daemon去處理每個隊列中的任務。至此，用戶調用初始化接口將workqueue初始化完畢，返回workqueue的指針。
在初始化workqueue過程中，內核需要初始化內核線程，註冊的內核線程工作比較簡單，就是不斷的掃描對應cpu_workqueue_struct中的任務隊列，從中獲取一個有效任務，然後執行該任務。所以如果任務隊列為空，那麽內核daemon就在cpu_workqueue_struct中的等待隊列上睡眠，直到有人喚醒daemon去處理任務隊列。
Workqueue初始化完畢之後，將任務運行的上下文環境構建起來了，但是具體還沒有可執行的任務，所以，需要定義具體的work_struct對象。然後將work_struct加入到任務隊列中，Linux會喚醒daemon去處理任務。
上面內容摘自：http://hi.baidu.com/%CD%EA%C3%C0%CB%C4%C4%EA/blog/item/412b8833ca91b2e61b4cff5b.html
7.補充與實驗
對於內核現成的隊列，我們初始化完work後直接用queue_schedule加入系統默認的workqueue隊列——keventd_wq並調度執行，對於我們從新創建的工作隊列，需要用create_queue來創建work_queue，然後初始化work，最後，還需要使用queue_work加入我們創建的工作隊列並調度執行。
下面是一個兩種方案的使用例子：
#include <linux/init.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/module.h>
MODULE_AUTHOR("Mike Feng");
/*測試數據結構*/
struct my_data
{
structwork_struct my_work;
intvalue;
};
struct workqueue_struct *wq=NULL;
struct work_struct work_queue;
/*初始化我們的測試數據*/
struct my_data* init_data(structmy_data *md)
{
md=(structmy_data*)kmalloc(sizeof(struct my_data),GFP_KERNEL);
md->value=1;
md->my_work=work_queue;
returnmd;
}
/*工作隊列函數*/
static void work_func(struct work_struct *work)
{
structmy_data *md=container_of(work,structmy_data,my_work);
printk("<2>""Thevalue of my data is:%d\n",md->value);
}
static __init intwork_init(void)
{
structmy_data *md=NULL;
structmy_data *md2=NULL;
md2=init_data(md2);
md=init_data(md);
md2->value=20;
md->value=10;
/*第一種方式：使用統默認的workqueue隊列——keventd_wq，直接調度*/
INIT_WORK(&md->my_work,work_func);
schedule_work(&md->my_work);
/*第二種方式：創建自己的工作隊列，加入工作到工作隊列（加入內核就對其調度執行）*/
wq=create_workqueue("test");
INIT_WORK(&md2->my_work,work_func);
queue_work(wq,&md2->my_work);
return0;
}
static void work_exit(void)
{
/*工作隊列銷毀*/
destroy_workqueue(wq);
}
module_init(work_init);
module_exit(work_exit);
實驗結果：
Linux內核實踐之工作隊列