在 Linux 設備驅動開發中，阻塞機制 是處理資源暫時不可用（如設備未準備好數據、緩沖區滿等）的核心手段。驅動程序可以將被阻塞的進程設置成休眠狀態，然后，在資源可用后，再將該進程喚醒。

在 Linux 驅動開發中，休眠（等待）機制分為 簡單休眠（使用 wait_event系列宏）和 高級休眠（手動使用 prepare_to_wait/finish_wait），它們的核心區別在于封裝程度和靈活性。

其中，"簡單休眠"由"高級休眠"封裝而來，可以當做"高級休眠"的語法糖。

本質區別對比：

如何選擇？

• 優先使用簡單休眠，比如：只需要等待單一條件、不需要在等待過程中執行額外操作;
• 當需要實現非標準的喚醒條件（如同時等待多個事件）、需要更精細的性能優化時必須使用高級休眠;
• 現代內核更推薦使用 wait_event_interruptible 等封裝宏。

簡單休眠

最佳框架：

ssize_t scullpipe_read(struct file *filp, char __user *buf, size_t count, loff_t *f_pos)
{struct scull_pipe *dev = filp->private_data;int ret;// 檢查參數if (count == 0)return 0;if (mutex_lock_interruptible(&dev->lock))return -ERESTARTSYS;// 如果緩沖區為空，進入休眠等待while (read_buffer_empty(dev)) {mutex_unlock(&dev->lock);  // 必須釋放鎖再休眠if (filp->f_flags & O_NONBLOCK)return -EAGAIN;ret = wait_event_interruptible(dev->inq, !read_buffer_empty(dev));if (ret == -ERESTARTSYS)  // 被信號打斷return -ERESTARTSYS;// 被喚醒后再次獲取鎖再判斷if (mutex_lock_interruptible(&dev->lock))return -ERESTARTSYS;}// 此時緩沖區有數據，可以讀取ret = copy_data_to_user(dev, buf, count);mutex_unlock(&dev->lock);return ret;
}

高級休眠

最佳框架：

ssize_t mydev_read(struct file *filp, char __user *buf, size_t count, loff_t *ppos)
{struct my_device *dev = filp->private_data;DEFINE_WAIT_FUNC(wait, default_wake_function);ssize_t ret = 0;if (mutex_lock_interruptible(&dev->lock))return -ERESTARTSYS;while (!data_available(dev)){mutex_unlock(&dev->lock);/* 非阻塞模式 */if (filp->f_flags & O_NONBLOCK) return -EAGAIN;if (prepare_to_wait_event(&dev->inq, &wait, TASK_INTERRUPTIBLE))return -ERESTARTSYS;  		// 信號/* 在當前進程掛入等待隊列后，再次確認條件*/if (!data_available(dev))schedule();if (signal_pending(current)) {ret = -ERESTARTSYS;  		// 信號break;}if (mutex_lock_interruptible(&dev->lock)){ret = -ERESTARTSYS;break;}}finish_wait(&dev->inq, &wait);if(ret)return ret;// 現在有鎖，并且數據有效，下面進行讀操作count = min(count, xxx);if (copy_to_user(buf, dev->rp, count) ){mutex_unlock(&dev->lock);return -EFAULT;}mutex_unlock(&dev->lock);return count;
}

1. DEFINE_WAIT_FUNC(wait, default_wake_function) ：定義一個 等待隊列項 (wait_queue_entry)，并初始化其喚醒回調函數。
   為當前進程創建一個“代表自己”的等待隊列項 ( wait )，并指定當條件滿足（通常是資源可用）時如何喚醒自己(通過 default_wake_function 函數)。

   // 源碼 (include/linux/wait.h)：
   #define DEFINE_WAIT_FUNC(name, function)              \wait_queue_entry_t name = {                       \.private    = current,                        \.func      = function,                        \.entry     = LIST_HEAD_INIT((name).entry),    \}
   

2. signal_pending(current)：檢查當前進程 (current) 是否有待處理的信號。實現可中斷的睡眠 (TASK_INTERRUPTIBLE)。避免進程在需要響應信號（如 Ctrl+C）時被無謂地阻塞。
   • 返回非零值( true )表示有掛起的信號需要處理。此時，進程不應繼續睡眠，而應退出等待循環并返回 -ERESTARTSYS 錯誤碼給用戶空間（讓用戶空間有機會處理信號）。
   • 通常在調用 schedule() 讓出 CPU 之前檢查，避免信號丟失導致多余阻塞。這也符合現代 Linux 關于"信號優先響應"的設計原則。
3. prepare_to_wait_event(&dev->inq, &wait, state)：準備當前進程進入睡眠狀態。核心任務是將等待項 (&wait) 添加到設備的等待隊列頭 (&dev->inq)，并設置當前進程的狀態 (根據參數 state，通常是 TASK_INTERRUPTIBLE， 表示可被信號喚醒的睡眠)。
   正式將當前進程“注冊”到設備的等待隊列 (參數 dev->inq)，并標記為睡眠狀態，為安全讓出 CPU 做準備。
   • 它將等待項 (wait) 安全地（加鎖）添加到等待隊列 ()。

   // 簡化邏輯，kernel/sched/wait.c
   void prepare_to_wait_event(wait_queue_head_t *wq_head, wait_queue_entry_t *wait, int state)
   {unsigned long flags;wait->flags &= ~WQ_FLAG_EXCLUSIVE; 			// 通常是非獨占等待spin_lock_irqsave(&wq_head->lock, flags); 	// 獲取隊列鎖if (list_empty(&wait->entry)) 				// 防止重復添加__add_wait_queue(wq_head, wait); 		// 將等待項加入隊列尾部set_current_state(state); 		// 設置當前進程狀態 (TASK_INTERRUPTIBLE/TASK_UNINTERRUPTIBLE)spin_unlock_irqrestore(&wq_head->lock, flags); // 釋放隊列鎖
   }
   

4. schedule()：主動讓出 CPU，觸發進程調度。當前進程進入睡眠狀態，內核選擇另一個就緒進程運行。
   • 調用 schedule() 時，進程狀態必須已經是 TASK_INTERRUPTIBLE 或 TASK_UNINTERRUPTIBLE（由 prepare_to_wait_event 設置）。調度器根據此狀態將進程移出運行隊列。
   • 進程在此處“睡著”。
   • 當進程被喚醒時（通常是因為等待的條件滿足或有信號到達），執行會從 schedule() 調用之后的下一條語句繼續。
5. finish_wait(&dev->inq, &wait)：清理等待狀態。將等待項從等待隊列中移除，并將當前進程狀態設置回 TASK_RUNNING。

   // 簡化邏輯，kernel/sched/wait.c
   void finish_wait(wait_queue_head_t *wq_head, wait_queue_entry_t *wait)
   {unsigned long flags;set_current_state(TASK_RUNNING); 			// 重要：恢復為可運行狀態if (!list_empty_careful(&wait->entry)) { 	// 如果還在隊列里spin_lock_irqsave(&wq_head->lock, flags);list_del_init(&wait->entry); 			// 從等待隊列中移除spin_unlock_irqrestore(&wq_head->lock, flags);}
   }