Linux进程阻塞的相关知识

核心提示： 1.如果驱动程序无法立即满足要求，该如何响应？当数据不可用时，Linux进程阻塞的相关知识，用户可能调用read；或者进程试图写入数据，但因为输出缓冲区已满，如果磁带驱动程序是用O_NONBLOCK打开的，则不管磁带在不在，设备还未准备好接受数据，调用进程通常不会关心这类问题

 1.如果驱动程序无法立即满足要求，该如何响应？

当数据不可用时，用户可能调用read；或者进程试图写入数据，但因为输出缓冲区已满，设备还未准备好接受数据。调用进程通常不会关心这类问题，程序员只会简单调用read和write，然后等待必要的工作结束后返回调用。因此，在这种情况下，我们的驱动程序应该（默认）阻塞该进程，将其置入休眠状态直到请求可继续。

2.“休眠（sleep）”对进程来讲意味着什么？

当一个进程被置入休眠时，它会被标记为一种特殊状态并从调度器的运行队列中移走。直到某些情况下修改了这个状态，进程才会在任意CPU上调度，也即运行该进程。休眠中的进程会被搁置在一边，等待将来的某个事件发生。对Linux设备驱动程序来讲，让一个进程进入休眠状态很容易。但是，为了将进程以一种安全的方式进入休眠，我们需要牢记两天规则：

1) 永远不要在原子上下文中进入休眠

2) 当我们被唤醒是，我们永远无法知道休眠了多长时间，或者休眠期间都发生了什么事。

等待队列：就是一个进程链表，其中包含了等待某个特定事件的所有进程。在Linux中，一个等待队列通过一个“等待队列头”来管理，等待队列头是一个类型为wait_queue_head_t的结构体。

DECLARE_WAIT_QUEUE_HEAD(name)；//静态定义并初始化一个等待队列头

动态方法：

Wait_queue_head_t my_queue;

Init_waitqueue_head(&my_queue);

3.简单休眠

当进程休眠时，它将期待某个条件会在未来成为真。当一个休眠的进程被唤醒时，它必须再次检查它所等待的条件的确为真。Linux内核中最简单的休眠方式是称为wait_event的宏（以及它的几个变种）；在实现休眠的同时，它也检查进程等待的条件。

Wait_event(queue,condition);//非中断休眠，通常不用

Wait_event_interruptible(queue,conditon);//常用，可被信号中断

Wait_event_timeout(queue,condition,timeout);

Wait_event_interruptible_timeout(queue,condition,timeout);

其中，queue是等待队列头，condition是一个布尔表达式，上面的宏在休眠前后都要对该表达式求值；在条件为真之前，进程会休眠。

唤醒进程

Voidwake_up(wait_queue_head_t *queue);//会唤醒等待在queue上的所有进程

Voidwake_up_interruptible(wait_queue_head_t *queue);//只会唤醒那些执行可中断休眠的进程。

在实践中，约定做法是在使用wait_event时使用wake_up,而在使用wait_event_interruptible时使用wake_up_interruptible。

举例：任何试图从该设备上读取的进程均被置于休眠。只要某个进程向该设备写入，所有休眠的进程就会被唤醒。

StaticDECLARE_WAIT_QUEUE_HEAN(wq);

Static int flag=0;

Ssize_sleep_read(structfile *filp, char __user *buf,size_t count, loff_t *pos)

{

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

wait_event_interruptible(wq,flag!=0);

flag=0;

printk(KERN_DEBUG “awaken %i (%s) going to sleep\n”,current->pid,current->com);

return 0;

}

Ssize_sleep_write(structfile *filp, char __user *buf,size_t count, loff_t *pos)

{

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

flag=1;

wake_up_interruptible(&wq);

return count;

}

注意flag变量的使用，因为wait_event_interruptible要检查改变为真的条件，因此我们使用flag来构造这个条件。

4.阻塞和非阻塞操作

显式地非阻塞I/O由filp->f_flags中的O_NONBLOCK标志决定。如果指定了O_NONBLOCK标志，read和write的行为就会有所不同。如果数据没有就绪时调用read或是在缓冲区没有空间时调用write，则该调用简单的返回-EAGAIN(try it again).例如，在磁带还没有插入时打开一个磁带设备通常会阻塞，如果磁带驱动程序是用O_NONBLOCK打开的，则不管磁带在不在，open都会立即成功返回。