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(一)睡眠和唤醒
休眠(被阻塞)的进程处于一个特殊的不可执行状态。无论什么原因,导致进程进入休眠状态,内核的操作都是相同的:进程把自己标志成休眠状态,从可执行红黑树中移出,放入等待队列,然后调用schedule()选择和执行一个其他进程。唤醒的过程正好相反,进程把自己标志成可运行状态,然后再从等待队列中移到可执行红黑树中。
1:等待队列
休眠通过等待队列进程处理,等待队列是由等待某些事件的发生的进程组成的简单链表。内核使用wake_queue_head_t来代表等待队列。等待队列可以通过DECLARE_WAITQUEUE静态创建,也可以由init_wakequeue_head()动态创建。
进程通过下面几个步骤,将自己加入到一个等待队列中:
1:调用宏DEFINE_WAIT()创建一个等待队列的项。
2:调用add_wait_queue()将自己加入到队列中。该队列会在进程等待的条件满足时唤醒他。当然,这需要编写代码,当事件满足时,对等待队列执行wake_up()操作。
3:调用prepare_to_wait()方法将进程的状态变更为TASK_INTERRUPTIBLE或TASK_UNINTERRUPTIBLE,而且该函数如果有必要的话会将进程加入到等待队列,这是在接下来的循环遍历中所需要的。
4:如果状态被设置为TASK_INTERRUPTIBLE,则信号唤醒进程,这就是所谓的伪唤醒(唤醒不是因为事件的发生),因此检查并处理信号。
5:当进程被唤醒的时候,他会再次检查条件是否为真。如果是,他就会退出循环;如果不是,他会再次调用schedule()并一直重复这步操作。
6:当条件满足后,进程将自己设置为TASK_RUNNING并调用finish_wait()函数把自己移出等待队列。
现在我们考虑一下是否会发生竞争的现象:当进程在开始休眠之前条件就已经达成了,那么循环会退出,进程不会再错误的进入睡眠的倾向。注意:进程在进入循环之前,需要完成一些其他的任务:包括调用schedule()之前需要释放掉锁,而在这以后再重新获取他们,或者相应其他事件。
函数inotify_read(),位于fs/notify/inotify/inotify_user.c文件中,负责从通知文件描述符中读取信息,他的实现是等待队列的一个比较典型的用法。
下面我们通过这个函数来体会一下,进程进入休眠状态的过程:
static ssize_t inotify_read(struct file *file, char __user *buf,
size_t count, loff_t *pos)
{
struct fsnotify_group *group;
struct fsnotify_event *kevent;
char __user *start;
int ret;
DEFINE_WAIT(wait);
start = buf;
group = file->private_data;
while (1) {
prepare_to_wait(&group->notification_waitq, &wait, TASK_INTERRUPTIBLE);
mutex_lock(&group->notification_mutex);
kevent = get_one_event(group, count);
mutex_unlock(&group->notification_mutex);
if (kevent) {
ret = PTR_ERR(kevent);
if (IS_ERR(kevent))
break;
ret = copy_event_to_user(group, kevent, buf);
fsnotify_put_event(kevent);
if (ret < 0)
break;
buf += ret;
count -= ret;
continue;
}
ret = -EAGAIN;
if (file->f_flags & O_NONBLOCK)
break;
ret = -EINTR;
if (signal_pending(current))
break;
if (start != buf)
break;
schedule();
}
finish_wait(&group->notification_waitq, &wait);
if (start != buf && ret != -EFAULT)
ret = buf - start;
return ret;
}
2:唤醒
唤醒操作通过函数wake_up()进行,他会唤醒指定的等待队列上的所有进程。他调用函数try_to_wake_up(),该函数负责将进程设置为TASK_RUNNING状态,调用enqueue_task()将此进程放入红黑树中,如果被唤醒的进程比当前正在运行的进程的优先级高,还要设置need_resched标志。