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Linux内核多线程实现方法 —— kthread_create函数【转】

简介: 转自:http://blog.csdn.net/sharecode/article/details/40076951 Linux内核多线程实现方法 —— kthread_create函数   内核经常需要在后台执行一些操作,这种任务就可以通过内核线程(kernle thread)完成独立运行在内核空间的标准进程。

转自:http://blog.csdn.net/sharecode/article/details/40076951

Linux内核多线程实现方法 —— kthread_create函数

 

内核经常需要在后台执行一些操作,这种任务就可以通过内核线程(kernle thread)完成独立运行在内核空间的标准进程。内核线程和普通的进程间的区别在于内核线程没有独立的地址空间,mm指针被设置为NULL;它只在内核空间运行,从来不切换到用户空间去;并且和普通进程一样,可以被调度,也可以被抢占。实际上,内核线程只能由其他内核线程创建,在现有的内核线程中创建一个新的内核线程的方法:

kthread_create:创建线程。
struct task_struct *kthread_create(int (*threadfn)(void *data),void *data,const char *namefmt, ...);//注意,第二个参数data用于向线程传递参数

线程创建后,不会马上运行,而是需要将kthread_create() 返回的task_struct指针传给wake_up_process(),然后通过此函数运行线程。

kthread_run :创建并启动线程的函数,相当于kthread_create +  wake_up_process功能;

struct task_struct *kthread_run(int (*threadfn)(void *data),void *data,const char *namefmt, ...);
kthread_stop:通过发送信号给线程,使之退出。
int kthread_stop(struct task_struct *thread);线程一旦启动起来后,会一直运行,除非该线程主动调用do_exit函数,或者其他的进程调用kthread_stop函数,结束线程的运行。 但如果线程函数正在处理一个非常重要的任务,它不会被中断的。当然如果线程函数永远不返回并且不检查信号,它将永远都不会停止,因此,线程函数必须能让出CPU,以便能运行其他线程。同时线程函数也必须能重新被调度运行。在例子程序中,这是通过schedule_timeout()函数完成的(下面的例子会看到)。

 

1.      头文件

#include <linux/sched.h>  //wake_up_process()

#include <linux/kthread.h>//kthread_create()、kthread_run()

#include<err.h>             //IS_ERR()、PTR_ERR()

2.      实现

2.1创建线程

在模块初始化时,可以进行线程的创建。使用下面的函数和宏定义:

struct task_struct *kthread_create(int (*threadfn)(void *data),

                           void *data,

                           const char namefmt[], ...);

#define kthread_run(threadfn, data, namefmt,...)                    \

({                                                           \

    struct task_struct*__k                                       \

          = kthread_create(threadfn, data, namefmt, ## __VA_ARGS__); \

    if(!IS_ERR(__k))                                       \

          wake_up_process(__k);                               \

   __k;                                                    \

})

例如

static struct task_struct *test_task;

static inttest_init_module(void)    //驱动加载函数

{

    int err;

    test_task = kthread_create(threadfunc, NULL, "test_task");

    if(IS_ERR(test_task)){

     printk("Unable to start kernel thread.\n");

      err = PTR_ERR(test_task);

      test_task =NULL;

      return err;

    }

wake_up_process(test_task);
       return 0;
   }

   module_init(test_init_module);

2.2线程函数

在线程函数里,完成所需的业务逻辑工作。主要框架如下所示:

int threadfunc(void *data){

       …

       while(1){

              set_current_state(TASK_UNINTERRUPTIBLE);//将当前的状态表示设置为休眠

if(kthread_should_stop()) break;  //解释见“注意”

              if(){//条件为真

                     //进行业务处理

              }

              else{//条件为假

                     //让出CPU运行其他线程,并在指定的时间内重新被调度

                    schedule_timeout(HZ);   // 休眠,与set_current_state配合使用,需要计算,这里表示休眠一秒

              }

       }

       …

       return 0;

}

注意:

a. 值得一提的是kthread_should_stop函数,我们需要在开启的线程中嵌入该函数并检查此函数的返回值,否则kthread_stop是不起作用的

b. 休眠有两种相关的状态:TASK_INTERRUPTIBLE and TASK_UNINTERRUPTIBLE。它们的惟一却不是处于TASK_UNINTERRUPTIBLE状态的进程会忽略信号,而处于TASK_INTERRUPTIBLE状态的进程如果收到信号会被唤醒并处理信号(然后再次进入等待睡眠状态)。两种状态的进程位于同一个等待队列上,等待某些事件,不能够运行。

c.schedule_time(s*HZ)的参数为节拍数,HZ宏每个系统定义不一样,表示每一秒时钟中断数,如在2.6中为1000,2.4中为100, s为秒单位,例如如果要休眠20ms,则schedule_time(0.02*HZ)就可以了。

2.3结束线程

在模块卸载时,可以结束线程的运行。使用下面的函数:

int kthread_stop(structtask_struct *k);

例如:

static void test_cleanup_module(void)

{

           if(test_task){

               kthread_stop(test_task);

               test_task = NULL;

           }

}

module_exit(test_cleanup_module);

3.       注意事项

(1)       在调用kthread_stop函数时,线程函数不能已经运行结束。否则,kthread_stop函数会一直进行等待。在执行kthread_stop的时候,目标线程必须没有退出,否则会Oops。原因很容易理解,当目标线程退出的时候,其对应的task结构也变得无效,kthread_stop引用该无效task结构就会出错。

(2)       线程函数必须能让出CPU,以便能运行其他线程。同时线程函数也必须能重新被调度运行。在例子程序中,这是通过schedule_timeout()函数完成的。

4.性能测试

可以使用top命令来查看线程(包括内核线程)的CPU利用率。命令如下:

       top–p 线程号

可以使用下面命令来查找线程号:

       psaux|grep 线程名


可以用下面的命令显示所有内核线程:
      ps afx

【作者】张昺华
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