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等待队列用于使得进程等待某一特定事件的发生，无需频繁的轮询，进程在等待周期中睡眠，当时间发生后由内核自动唤醒。
1 数据结构
1.1 等待队列头
等待队列结构如下，因为每个等待队列都可以再中断时被修改，因此，在操作等待队列之前必须获得一个自旋锁。
定义位于：linux-3.10.73\include\linux\wait.h
1 struct __wait_queue_head {
2 spinlock_t lock;
3 struct list_head task_list;
4 };
5 typedef struct __wait_queue_head wait_queue_head_t;
1.2 等待队列
等待队列是通过task_list双链表来实现，其数据成员是以下数据结构：
1 typedef struct __wait_queue wait_queue_t;
2
3 struct __wait_queue {
4 unsigned int flags;
5 #define WQ_FLAG_EXCLUSIVE 0x01
6 void *private;
7 wait_queue_func_t func;
8 struct list_head task_list;
9 };
关系如下：
等待队列使用分两步:
（1）为了使得等待进程在一个等待队列中睡眠，需要调用函数wait_event()函数。进程进入睡眠，将控制权释放给调度器。
（2）在内核中另一处，调用wake_up()函数唤醒等待队列中的睡眠进程。
注：使用wait_event()函数使得进程睡眠；而在内核另一处有一个对应的wake_up()函数被调用。
2 等待队列的初始化
有两种方法初始化队列，分为动态初始化和静态初始化。
2.1 静态初始化
1 #define DEFINE_WAIT_FUNC(name, function) \
2 wait_queue_t name = { \
3 .private = current, \
4 .func = function, \
5 .task_list = LIST_HEAD_INIT((name).task_list), \
6 }
7
8 #define DEFINE_WAIT(name) DEFINE_WAIT_FUNC(name, autoremove_wake_function)
2.2 动态初始化
1 static inline void init_waitqueue_entry(wait_queue_t *q, struct task_struct *p)
2 {
3 q->flags = 0;
4 q->private = p;
5 q->func = default_wake_function;
6 }
其中函数autoremove_wake_function()是用来唤醒进程的，该函数不经调用default_wake_function()，还将所属等待队列成员从等待队列删除。
3 进程睡眠
通过add_wait_queue()函数将一个进程添加到等待队列，首先获得队列的自旋锁，然后调用__add_wait_queue()实现将新的等待进程添加等待队列（添加到等待队列的头部），然后解锁；代码如下：
1 static inline void __add_wait_queue(wait_queue_head_t *head, wait_queue_t *new)
2 {
3 list_add(&new->task_list, &head->task_list);
4 }
另一个函数add_wait_queue_exclusive()的含义与add_wait_queue()函数类似，但是将等待进程添加到等待队列的尾部，并设置WQ_EXCLUSIXE标志。
使得进程在等待队列上睡眠的另一种方法是：prepare_to_wait()，除了有add_wait_queue()函数的参数外，还要设置进程的状态。另一个函数prepare_to_wait_exclusive()语义类似。
通常情况下，add_wait_queue()函数不会直接使用,因为add_wait_queue()函数不与具体的逻辑相管理，单纯的一个等待队列的模型是没有意义的，因此通常使用的是wait_event()函数：
1 #define wait_event(wq, condition) \
2 do { \
3 if (condition) \
4 break; \
5 __wait_event(wq, condition); \
6 } while (0)
7
8 #define __wait_event(wq, condition) \
9 do { \
10 DEFINE_WAIT(__wait); \
11 \
12 for (;;) { \
13 prepare_to_wait(&wq, &__wait, TASK_UNINTERRUPTIBLE); \
14 if (condition) \
15 break; \
16 schedule(); \
17 } \
18 finish_wait(&wq, &__wait); \
19 } while (0)
其中wq是等待进程需要加入的等待队列，而condition是通过与所等待时间有关的一个C表达式形式给出。表示，条件满足时，可以立即停止处理。
主要工作由__wait_event()来完成：
(1) 调用DEFINE_WAIT宏创建等待队列成员；
(2) 使用一个无线循环，在循环体内，
1) 调用prepare_to_wait()使得进程在等待队列上等待,并将进程状态置为不可中断TASK_UNINTERRUPTIBLE；
2) 当进程被唤醒时，检查指定的条件condition是否满足，如果满足则跳出循环，否则将控制权交给调度器，然后进程继续睡眠。
(3) 调用函数finish_wait()将进程状态设置为TASK_RUNNING，并从等待队列的链表中移除对应的成员。
其他与wait_event类似的函数：
1 wait_event_interrupable()函数 ，使得进程处于可中断(TASK_INTERRUPTIBLE)状态，从而睡眠进程可以通过接收信号被唤醒； 2 wait_event_timeout()函数，等待满足指定的条件，但是如果等待时间超过指定的超时限制则停止睡眠，可以防止进程永远睡眠； 3 wait_event_interruptible_timeout() 使得进程睡眠，不但可以通过接收信号被唤醒，也具有超时限制。
4 进程唤醒
内核中虽然定义了很多唤醒等待队列中进程的函数，但是最终调用的都是__wake_up()
1 #define wake_up(x) __wake_up(x, TASK_NORMAL, 1, NULL) 2 #define wake_up_nr(x, nr) __wake_up(x, TASK_NORMAL, nr, NULL) 3 #define wake_up_all(x) __wake_up(x, TASK_NORMAL, 0, NULL) 4 #define wake_up_locked(x) __wake_up_locked((x), TASK_NORMAL) 5 #define wake_up_interruptible(x) __wake_up(x, TASK_INTERRUPTIBLE, 1, NULL) 6 #define wake_up_interruptible_nr(x, nr) __wake_up(x, TASK_INTERRUPTIBLE, nr, NULL) 7 #define wake_up_interruptible_all(x) __wake_up(x, TASK_INTERRUPTIBLE, 0, NULL) 8 #define wake_up_interruptible_sync(x) __wake_up_sync((x), TASK_INTERRUPTIBLE, 1)
而__wake_up()函数在加锁之后调用的是__wake_up_common()
1 static void __wake_up_common(wait_queue_head_t *q, unsigned int mode,
2 int nr_exclusive, int wake_flags, void *key)
3 {
4 wait_queue_t *curr, *next;
5
6 list_for_each_entry_safe(curr, next, &q->task_list, task_list) {
7 unsigned flags = curr->flags;
8
9 if (curr->func(curr, mode, wake_flags, key) &&
10 (flags & WQ_FLAG_EXCLUSIVE) && !--nr_exclusive)
11 break;
12 }
13 }
其中：q是等待队列，mode指定进程的状态，用于控制唤醒进程的条件，nr_exclusive表示将要唤醒的设置了WQ_FLAG_EXCLUSIVE标志的进程的数目。然后扫描链表，调用func(注册的进程唤醒函数，默认为default_wake_function)唤醒每一个进程，直至队列为空，或者没有更多的进程被唤醒，或者被唤醒的的独占进程数目已经达到规定数目。
5 进程运用等待队列的实例
1 /*a simple wait_queue demo
2 *task_1,task_2 added into the wait_queue, if condition is 0.
3 *task_3 change condition to 1, and task_1 task_2 will be wake up
4 */
5
6 #include <linux/kernel.h>
7 #include <linux/init.h>
8 #include <linux/module.h>
9 #include <linux/sched.h>
10 #include <linux/kthread.h>
11 #include <linux/delay.h>
12
13 MODULE_LICENSE("GPL");
14 MODULE_AUTHOR("cengku@gmail.com");
15
16 static int condition;
17 static struct task_struct *task_1;
18 static struct task_struct *task_2;
19 static struct task_struct *task_3;
20
21 DECLARE_WAIT_QUEUE_HEAD(wq);
22
23
24 static int thread_func_1(void *data)
25 {
26 int i = 0;
27 while (i++ < 100) {
28 wait_event(wq, condition == 1);
29 msleep(1000);
30 printk(">>>>>this task 1\n");
31 }
32 return 0;
33 }
34
35 static int thread_func_2(void *data)
36 {
37 int i = 0;
38 while (i++ < 100) {
39 wait_event(wq, condition == 1);
40 msleep(1000);
41 printk(">>>>>this task 2\n");
42 }
43 return 0;
44 }
45 static int thread_func_3(void *data)
46 {
47 int i = 0;
48 while (i++ < 10) {
49 condition = 0;
50 msleep(2000);
51 printk(">>>>>this task 3\n");
52 condition = 1;
53 wake_up(&wq);
54 msleep(2000);
55 }
56 return 0;
57 }
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59
60
61 static int __init mod_init(void)
62 {
63 printk("=====mod set up===\n");
64 condition = 0;
65
66 task_1 = kthread_run(thread_func_1, NULL, "thread%d", 1);
67 if (IS_ERR(task_1))
68 printk("**********create thread 1 failed\n");
69 else
70 printk("======success create thread 1\n");
71
72 task_2 = kthread_run(thread_func_2, NULL, "thread%d", 2);
73 if (IS_ERR(task_2))
74 printk("**********create thread 2 failed\n");
75 else
76 printk("======success create thread 2\n");
77
78 task_3 = kthread_run(thread_func_3, NULL, "thread%d", 3);
79 if (IS_ERR(task_3))
80 printk("**********create thread 3 failed\n");
81 else
82 printk("======success create thread 3\n");
83 return 0;
84 }
85
86 static void __exit mod_exit(void)
87 {
88 int ret;
89 if (!IS_ERR(task_1)) {
90 ret = kthread_stop(task_1);
91 if (ret > 0)
92 printk("<<<<<<<<, ret);
93 }
94
95 if (!IS_ERR(task_2)) {
96 ret = kthread_stop(task_2);
97 if (ret > 0)
98 printk("<<<<<<<<, ret);
99 }
100
101 if (!IS_ERR(task_3)) {
102 ret = kthread_stop(task_3);
103 if (ret > 0)
104 printk("<<<<<<<<, ret);
105 }
106 }
107 module_init(mod_init);
108 module_exit(mod_exit);
参考博文：http://blog.chinaunix.net/uid-27714502-id-3450323.html
标签：__,task,队列,up,详解,wake,内核,linux,wait From： https://www.cnblogs.com/tomato-haha/p/17671533.html