Linux驱动实践：中断处理中的【工作队列】 Workqueue 是什么鬼？

工作队列（Workqueue）简介

工作队列（Workqueue）是Linux内核中一种用于处理中断处理中后台任务的重要机制。在Linux系统中，许多任务需要在后台执行，而这些任务往往是由中断服务例程（Interrupt Service Routines, ISR）触发的。然而，ISR通常需要在极短的时间内完成，不能进行长时间的阻塞操作。这时，工作队列就派上了用场。

工作队列的作用

工作队列的核心作用是将一些耗时的任务从ISR中分离出来，在后台线程中执行，从而减成本时间系统的响应速度和稳定性。以下是工作队列的几个核心作用：

1. **避免ISR阻塞**：在ISR中执行耗时任务会造成系统响应变慢，甚至阻塞其他中断。工作队列可以将这些任务延迟到后台线程中执行，避免ISR阻塞。

2. **减成本时间效能**：通过将耗时的任务分散到多个工作线程中，可以充分利用CPU资源，减成本时间系统整体效能。

3. **降低系统负载**：工作队列可以有效地分散任务执行，降低系统负载，减成本时间系统稳定性。

4. **提供更好的用户体验**：工作队列可以使应用程序在后台线程中处理耗时任务，从而减成本时间应用程序的响应速度和用户体验。

工作队列的实现原理

工作队列的实现核心依靠于Linux内核中的工作队列管理器（workqueue_manager）。工作队列管理器负责创建工作队列、分配工作线程以及调度工作项。

1. **创建工作队列**：通过调用`create_workqueue`函数创建一个工作队列。该函数需要指定工作队列的名称，以及是否启用CPU亲和性。

c

struct workqueue_struct *wq = create_workqueue("my_workqueue");

2. **分配工作线程**：工作队列管理器会为每个工作队列分配一个或多个工作线程。这些线程会一直运行，等待工作项的到来。

3. **调度工作项**：工作项是工作队列中的任务，可以通过调用`queue_work`或`schedule_work`函数将工作项添加到工作队列中。

c

struct work_struct my_work;

struct delayed_work my_delayed_work;

// 初始化工作项

init_work(&my_work);

init_delayed_work(&my_delayed_work, &my_work);

// 将工作项添加到工作队列

queue_work(wq, &my_work);

schedule_delayed_work(&my_delayed_work, msecs_to_jiffies(1000));

4. **执行工作项**：工作队列中的工作线程会逐步地检查工作队列，当发现工作项时，就会调用工作项的回调函数来执行任务。

中断处理中的工作队列

在Linux中断处理中，工作队列通常用于处理那些不能在ISR中立即完成的任务。以下是一个中断处理中使用工作队列的示例：

c

static void my_isr_handler(void)

{

// 中断处理逻辑

// ...

// 创建工作队列

struct workqueue_struct *wq = create_workqueue("my_workqueue");

// 创建工作项

struct work_struct my_work;

// 初始化工作项

init_work(&my_work);

my_work.func = my_work_handler;

// 将工作项添加到工作队列

queue_work(wq, &my_work);

// 销毁工作队列

destroy_workqueue(wq);

}

static void my_work_handler(struct work_struct *work)

{

// 工作项回调函数，执行耗时任务

// ...

}

在这个示例中，当中断出现时，`my_isr_handler`函数会被调用。在函数中，我们创建了一个工作队列和一个工作项，并将工作项添加到工作队列中。这样，耗时任务就会在后台线程中执行，而ISR可以迅速返回。

总结

工作队列是Linux内核中一种强盛的机制，可以有效地处理中断处理中的后台任务。通过使用工作队列，可以避免ISR阻塞，减成本时间系统响应速度和稳定性，同时降低系统负载，提供更好的用户体验。在实际开发中，我们应该充分利用工作队列的优势，减成本时间应用程序的效能和性能。

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