Linux设备驱动器之一工作(worker)线程

Linux设备驱动器之一工作线程

数据结构
Linux APIs
- 产生工作线程 kthread_create_worker
- 初始化工作 kthread_init_work
- 排队工作 kthread_queue_work
在Linux中的应用实列
- SPI 驱动器与imx SPI
- - 任务工作线程代码
  - 启动任务工作线程
工作线程（worker）
- Linux管理线程

数据结构

struct kthread_worker {unsigned int        flags;raw_spinlock_t      lock;struct list_head    work_list;struct list_head    delayed_work_list;struct task_struct  *task;struct kthread_work *current_work;
};struct kthread_work {struct list_head    node;kthread_work_func_t func;struct kthread_worker   *worker;/* Number of canceling calls that are running at the moment. */int         canceling;
};struct kthread_delayed_work {struct kthread_work work;struct timer_list timer;
};

Linux APIs

产生工作线程 kthread_create_worker

struct kthread_worker *kthread_create_worker(unsigned int flags, const char namefmt[], …)

unsigned int flags : 指定任务工作线程默认行为
const char namefmt[] : kthread 任务工作线程的printf样式名称。
… ：变量参数

如果成功，则返回一个指针，它指向已产生的任务工作线程；
如果无法分配所需的结构，则返回 ERR_PTR(-ENOMEM)；
如果调用者收到一个致命信号，则返回 ERR_PTR(-EINTR)。

初始化工作 kthread_init_work

kthread_init_work(work, fn)
这是一个宏定义，它初始化struct kthread_work结构变量work，并设置fn为完成该工作的程序代码。就是调用fn去完成需要的工作。

排队工作 kthread_queue_work

bool kthread_queue_work(struct kthread_worker *worker, struct kthread_work *work)
功能：排队一个kthread_work
参数：

struct kthread_worker *worker ：任务工作线程
struct kthread_work *work：需要排队的工作

将工作排队到工作处理器任务以进行异步执行。任务必须已使用 kthread_worker_create() 创建。如果工作已成功排队，则返回 true；如果工作已处于挂起状态，则返回 false。
如果工作需要由其他任务工作线程使用，请重新初始化该工作。例如，当任务工作线程停止并再次启动时。

在Linux中的应用实列

SPI 驱动器与imx SPI

spi_init_queue调用kthread_create_worker，kthread_init_work，去产生SPI任务工作线程，细节见下面的代码段。

static int spi_init_queue(struct spi_controller *ctlr)
{ctlr->running = false;ctlr->busy = false;ctlr->kworker = kthread_create_worker(0, dev_name(&ctlr->dev));if (IS_ERR(ctlr->kworker)) {dev_err(&ctlr->dev, "failed to create message pump kworker\n");return PTR_ERR(ctlr->kworker);}kthread_init_work(&ctlr->pump_messages, spi_pump_messages);/** Controller config will indicate if this controller should run the* message pump with high (realtime) priority to reduce the transfer* latency on the bus by minimising the delay between a transfer* request and the scheduling of the message pump thread. Without this* setting the message pump thread will remain at default priority.*/if (ctlr->rt)spi_set_thread_rt(ctlr);return 0;
}

imx SPI 驱动器支持NXP i.MX 8M Nano。
下列的流程图描绘了imx SPI 驱动器如何调用spi_init_queue去初始化任务工作线程。

spi_register_master 由下列的宏定义

#define spi_register_master(_ctlr)  spi_register_controller(_ctlr)

任务工作线程代码

static void spi_pump_messages(struct kthread_work *work)

如果SPI任务工作线程忙，则调用kthread_queue_work，将任务工作加入到等待队列。

启动任务工作线程

工作线程（worker）

int kthread_worker_fn(void *worker_ptr)
{struct kthread_worker *worker = worker_ptr;struct kthread_work *work;/** FIXME: Update the check and remove the assignment when all kthread* worker users are created using kthread_create_worker*() functions.*/WARN_ON(worker->task && worker->task != current);worker->task = current;if (worker->flags & KTW_FREEZABLE)set_freezable();repeat:set_current_state(TASK_INTERRUPTIBLE);  /* mb paired w/ kthread_stop */if (kthread_should_stop()) {__set_current_state(TASK_RUNNING);raw_spin_lock_irq(&worker->lock);worker->task = NULL;raw_spin_unlock_irq(&worker->lock);return 0;}work = NULL;raw_spin_lock_irq(&worker->lock);if (!list_empty(&worker->work_list)) {work = list_first_entry(&worker->work_list,struct kthread_work, node);list_del_init(&work->node);}worker->current_work = work;raw_spin_unlock_irq(&worker->lock);if (work) {kthread_work_func_t func = work->func;__set_current_state(TASK_RUNNING);trace_sched_kthread_work_execute_start(work);work->func(work);/** Avoid dereferencing work after this point.  The trace* event only cares about the address.*/trace_sched_kthread_work_execute_end(work, func);} else if (!freezing(current))schedule();try_to_freeze();cond_resched();goto repeat;
}

这个线程的流程图如下