工作队列（Workqueue）处理器

在本章节中，我们将探索Linux内核中的工作队列（Workqueue）机制，学习如何启动一个工作队列，并定期打印消息。工作队列是内核中用于延迟执行任务的一种重要机制，特别适合处理不需要立即执行但需要上下文切换的任务。

工作队列简介

工作队列是Linux内核提供的一种异步处理机制，允许将任务推迟到内核线程中执行。它常用于处理中断下半部、定时任务或其他需要延迟执行的操作。工作队列的主要优点包括：

• 允许任务在进程上下文中运行，可以睡眠。
• 支持延迟执行和定期执行。
• 提供共享和独占的工作队列，灵活应对不同场景。

工作队列的基本组件

组件	描述
工作（Work）	需要延迟执行的任务，通常是一个函数。
工作队列（Workqueue）	用于管理工作的队列，可以是内核共享的或自定义的。
工作线程（Worker Thread）	实际执行工作的内核线程。

实现一个定期打印消息的工作队列

以下是一个简单的工作队列示例，它定期打印一条消息到内核日志：

#include <linux/module.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/workqueue.h>
#include <linux/slab.h>

static struct workqueue_struct *my_wq;
static struct delayed_work *my_dwork;

static void my_work_handler(struct work_struct *work) {
    printk(KERN_INFO "工作队列处理器：Hello from workqueue!\n");
    // 重新调度工作，实现定期执行（每2秒）
    queue_delayed_work(my_wq, my_dwork, msecs_to_jiffies(2000));
}

static int __init my_module_init(void) {
    // 创建自定义工作队列
    my_wq = create_workqueue("my_workqueue");
    if (!my_wq) {
        printk(KERN_ERR "无法创建工作队列\n");
        return -ENOMEM;
    }

    // 分配延迟工作结构
    my_dwork = kmalloc(sizeof(struct delayed_work), GFP_KERNEL);
    if (!my_dwork) {
        destroy_workqueue(my_wq);
        return -ENOMEM;
    }

    // 初始化延迟工作
    INIT_DELAYED_WORK(my_dwork, my_work_handler);

    // 首次调度工作（延迟0毫秒，立即执行）
    queue_delayed_work(my_wq, my_dwork, 0);

    printk(KERN_INFO "模块加载，工作队列已启动\n");
    return 0;
}

static void __exit my_module_exit(void) {
    // 取消所有 pending 的工作
    cancel_delayed_work(my_dwork);
    flush_workqueue(my_wq);
    destroy_workqueue(my_wq);
    kfree(my_dwork);
    printk(KERN_INFO "模块卸载，工作队列已清理\n");
}

module_init(my_module_init);
module_exit(my_module_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");

工作队列处理流程

关键函数说明

• create_workqueue(): 创建一个新的工作队列。
• INIT_DELAYED_WORK(): 初始化一个延迟工作结构。
• queue_delayed_work(): 调度延迟工作到工作队列中。
• cancel_delayed_work(): 取消已调度的延迟工作。
• destroy_workqueue(): 销毁工作队列。

总结

工作队列是Linux内核中强大的异步处理工具，适用于多种延迟任务场景。通过本示例，您学会了如何创建、调度和管理工作队列，并实现定期执行任务。掌握工作队列将有助于您编写更高效、可靠的内核驱动。