? ???內核編程中常見的一種模式是,在當前線程之外初始化某個活動,然后等待該活動的結束。這個活動可能是,創建一個新的內核線程或者新的用戶空間進程、對一個已有進程的某個請求,或者某種類型的硬件動作,等等。在這種情況下,我們可以使用信號量來同步這兩個任務。然而,內核中提供了另外一種機制——completion接口。Completion是一種輕量級的機制,他允許一個線程告訴另一個線程某個工作已經完成。
結構與初始化
?????? Completion在內核中的實現基于等待隊列(關于等待隊列理論知識在前面的文章中有介紹),completion結構很簡單:
- struct?completion?{??
- ????unsigned?int?done;/*用于同步的原子量*/??
- ????wait_queue_head_t?wait;/*等待事件隊列*/??
- };??
和信號量一樣,初始化分為靜態初始化和動態初始化兩種情況:
靜態初始化:- #define?COMPLETION_INITIALIZER(work)?\??
- ????{?0,?__WAIT_QUEUE_HEAD_INITIALIZER((work).wait)?}??
- ??
- #define?DECLARE_COMPLETION(work)?\??
- ????struct?completion?work?=?COMPLETION_INITIALIZER(work)??
動態初始化:
- static?inline?void?init_completion(struct?completion?*x)??
- {??
- ????x->done?=?0;??
- ????init_waitqueue_head(&x->wait);??
- }??
? ? ?可見,兩種初始化都將用于同步的done原子量置位了0,后面我們會看到,該變量在wait相關函數中減一,在complete系列函數中加一。
?
實現
? ? ? ?同步函數一般都成對出現,completion也不例外,我們看看最基本的兩個complete和wait_for_completion函數的實現。
wait_for_completion最終由下面函數實現:
- static?inline?long?__sched??
- do_wait_for_common(struct?completion?*x,?long?timeout,?int?state)??
- {??
- ????if?(!x->done)?{??
- ????????DECLARE_WAITQUEUE(wait,?current);??
- ??
- ????????wait.flags?|=?WQ_FLAG_EXCLUSIVE;??
- ????????__add_wait_queue_tail(&x->wait,?&wait);??
- ????????do?{??
- ????????????if?(signal_pending_state(state,?current))?{??
- ????????????????timeout?=?-ERESTARTSYS;??
- ????????????????break;??
- ????????????}??
- ????????????__set_current_state(state);??
- ????????????spin_unlock_irq(&x->wait.lock);??
- ????????????timeout?=?schedule_timeout(timeout);??
- ????????????spin_lock_irq(&x->wait.lock);??
- ????????}?while?(!x->done?&&?timeout);??
- ????????__remove_wait_queue(&x->wait,?&wait);??
- ????????if?(!x->done)??
- ????????????return?timeout;??
- ????}??
- ????x->done--;??
- ????return?timeout??:?1;??
- }??
而complete實現如下:
- void?complete(struct?completion?*x)??
- {??
- ????unsigned?long?flags;??
- ??
- ????spin_lock_irqsave(&x->wait.lock,?flags);??
- ????x->done++;??
- ????__wake_up_common(&x->wait,?TASK_NORMAL,?1,?0,?NULL);??
- ????spin_unlock_irqrestore(&x->wait.lock,?flags);??
- }??
? ? ? ?不看內核實現的源代碼我們也能想到他的實現,不外乎在wait函數中循環等待done變為可用(正),而另一邊的complete函數為喚醒函數,當然是將done加一,喚醒待處理的函數。是的,從上面的代碼看到,和我們想的一樣。內核也是這樣做的。
運用
運用LDD3中的例子:
- #include?<linux/module.h>??
- #include?<linux/init.h>??
- ??
- #include?<linux/sched.h>??
- #include?<linux/kernel.h>??
- #include?<linux/fs.h>??
- #include?<linux/types.h>??
- #include?<linux/completion.h>??
- ??
- MODULE_LICENSE("GPL");??
- ??
- static?int?complete_major=250;??
- DECLARE_COMPLETION(comp);??
- ??
- ssize_t?complete_read(struct?file?*filp,char?__user?*buf,size_t?count,loff_t?*pos)??
- {??
- ????printk(KERN_ERR?"process?%i?(%s)?going?to?sleep\n",current->pid,current->comm);??
- ????wait_for_completion(&comp);??
- ????printk(KERN_ERR?"awoken?%i?(%s)\n",current->pid,current->comm);??
- ????return?0;??
- }??
- ??
- ssize_t?complete_write(struct?file?*filp,const?char?__user?*buf,size_t?count,loff_t?*pos)??
- {??
- ????printk(KERN_ERR?"process?%i?(%s)?awakening?the?readers...\n",current->pid,current->comm);??
- ????complete(&comp);??
- ????return?count;??
- }??
- ??
- struct?file_operations?complete_fops={??
- ????.owner=THIS_MODULE,??
- ????.read=complete_read,??
- ????.write=complete_write,??
- };??
- ??
- int?complete_init(void)??
- {??
- ????int?result;??
- ????result=register_chrdev(complete_major,"complete",&complete_fops);??
- ????if(result<0)??
- ????????return?result;??
- ????if(complete_major==0)??
- ????????complete_major=result;??
- ????return?0;??
- }??
- void?complete_cleanup(void)??
- {??
- ????unregister_chrdev(complete_major,"complete");??
- }??
- module_init(complete_init);??
- module_exit(complete_cleanup);??
測試步驟:
1,?mknod /dev/complete創建complete節點,在linux上驅動程序需要手動創建文件節點。
2,?insmod complete.ko 插入驅動模塊,這里要注意的是,因為我們的代碼中是手動分配的設備號,很可能被系統已經使用了,所以如果出現這種情況,查看/proc/devices文件。找一個沒有被使用的設備號。
3,?cat /dev/complete 用于讀該設備,調用設備的讀函數
4,?打開另一個終端輸入 echo “hello” > /dev/complete 該命令用于寫入該設備。