Linux驱动之等待队列

等待队列用于使进程等待某一特定的事件发生而无需频繁的轮询，在不需要执行任务的时候，我们就让任务进程休眠，直到条件改变时，我们再唤醒他，执行完毕后继续让它睡眠。

例如，我们编写一个按键驱动，当按键按下，内核需要向用户上报数据。但用户又不知道按键什么时候按键，总不能什么都不干，一直轮询读取设备文件吧。这时候就需要使用等待队列，当按键事件没有发生时，就睡眠，一旦按键被按下了，就把进程唤醒向用户上报数据。

使用等待队列需要的头文件：

#include <linux/wait.h>

#include <linux/sched.h>

在Linux中，等待队列以循环链表为基础结构，用了两个数据结构来描述一个等待队列：wait_queue_head_t 和 wait_queue_t。

//队列头部
struct __wait_queue_head {spinlock_t lock;struct list_head task_list;
};//队列成员
struct __wait_queue {unsigned int flags;void *private;wait_queue_func_t func;struct list_head task_list;
};

 初始化等待队列。

//动态初始化wait_queue_head_t wqh;init_waitqueue_head(&wqh);
//静态初始化DECLARE_WAIT_QUEUE_HEAD(wqh);    

等待事件：

wait_event(wq_head, condition)
wait_event_timeout(wq_head, condition, timeout) 
wait_event_interruptible(wq_head, condition)
wait_event_interruptible_timeout(wq_head, condition, timeout)

以上宏是以wait_event()为原型，加以特殊条件改造。wait_even()t可用于实现简单的进程休眠，等待直至某个条件成立被唤醒。使用wait_event() ，进程将被置于非中断休眠，而使用wait_event_interruptible()时，进程可以被信号中断wait_event_timeout和wait_event_interruptible_timeout会使进程只等待限定的时间（以jiffies表示，给定时间到期时，宏均会返回0，而无论 condition 为何值）。

唤醒队列：

wake_up(&wq_head)
wake_up_interruptible(&wq_head)
wake_up_interruptible_nr(&wq_head, nr)
wake_up_interruptible_all(&wq_head)

wake_up()可以用来唤醒等待队列上的所有进程，而wake_up_interruptible()只会唤醒那些执行可中断休眠的进程。因此约定，wait_event()和wake_up()搭配使用，而wait_event_interruptible()和wake_up_interruptible()搭配使用。

这样就可以使用一个简单的等待队列，来实现前面所说的按键驱动了。

#include <linux/init.h>
#include <linux/module.h>
#include <linux/cdev.h>
#include <linux/fs.h>
#include <linux/device.h>
#include <asm/uaccess.h>
#include <linux/ioctl.h>
#include <asm/gpio.h>
#include <mach/soc.h>
#include <mach/platform.h>
#include <linux/miscdevice.h>
#include <linux/interrupt.h>
#include <linux/irq.h>
#include <linux/timer.h>
#include <linux/wait.h>
#include <linux/sched.h>struct btn_dest{int gpio;//gpio端口号char *name;//名称char code;//键值(代表哪个按键)
};//定义btn的硬件信息
struct btn_dest btn_info[] = {[0] = {.gpio = PAD_GPIO_A+28,.name = "K2",.code = 0x50,},[1] = {.gpio = PAD_GPIO_B+9,.name = "K6",.code = 0x60,},[2] = {.gpio = PAD_GPIO_B+30,.name = "K3",.code = 0x70,},[3] = {.gpio = PAD_GPIO_B+31,.name = "K4",.code = 0x80,}
};//内核定时器
struct timer_list btn_timer;
//声明等待队列头
wait_queue_head_t wqh;
//代表键值和状态
char key = 0;
//按键事件发生标志
int flag = 0;//默认没有发生0-没有 1-发生/*
inode是文件的节点结构，用来存储文件静态信息
文件创建时，内核中就会有一个inode结构
file结构记录的是文件打开的信息
文件被打开时内核就会创建一个file结构
*/
int btn_open(struct inode *inode, struct file *filp)
{printk("enter btn_open!\\n");return 0;
}ssize_t btn_read(struct file *filp, char __user *buf, size_t size, loff_t *offset)
{if(size!=1)return -EINVAL;//阻塞等待按键事件if(wait_event_interruptible(wqh, flag==1))return -EINTR;//被信号打断//上报键值和状态if(copy_to_user(buf, &key, size))return -EFAULT;//上报完数据flag清0flag = 0;return size;
}int btn_release(struct inode *inode, struct file *filp)
{printk("enter btn_release!\\n");return 0;
}//声明操作函数集合
struct file_operations btn_fops = {.owner = THIS_MODULE,.open = btn_open,.read = btn_read,.release = btn_release,//对应用户close接口
};//分配初始化miscdevice
struct miscdevice btn_dev = {.minor = MISC_DYNAMIC_MINOR,//系统分配次设备号.name = "btn",//设备文件名.fops = &btn_fops,//操作函数集合
};//超时处理函数--- 真实按键事件
void btn_timer_function(unsigned long data)
{struct btn_dest *pdata = (struct btn_dest *)data;//引脚数据//区分按下松开//设置键值和状态key = pdata->code|gpio_get_value(pdata->gpio);flag = 1;//唤醒睡眠的进程wake_up_interruptible(&wqh);
}//中断处理函数
irqreturn_t btn_handler(int irq, void *dev_id)
{//设置超时处理函数的参数btn_timer.data = (unsigned long)dev_id;//重置定时器10ms超时，用作按键消抖mod_timer(&btn_timer, jiffies+msecs_to_jiffies(10));return IRQ_HANDLED;//处理成功
}//加载函数
int btn_init(void)
{int ret,i,j;//注册miscdeviceret = misc_register(&btn_dev);if(ret<0){printk("misc_register failed!\\n");goto failure_misc_register;}//申请中断for(i=0;i<ARRAY_SIZE(btn_info);i++){//申请中断ret = request_irq(gpio_to_irq(btn_info[i].gpio), //中断号btn_handler, //中断处理函数IRQF_TRIGGER_RISING|IRQF_TRIGGER_FALLING, //中断标志,包括触发方式----- 上升下降沿触发btn_info[i].name, //中断名称&btn_info[i]);//传递给中断处理函数的参数if(ret<0){printk("request_irq failed!\\n");goto failure_request_irq;}}//初始化等待队列init_waitqueue_head(&wqh);//初始化定时器init_timer(&btn_timer);btn_timer.function = btn_timer_function;printk("btn init!\\n");return 0;failure_request_irq:for(j=0;j<i;j++){free_irq(gpio_to_irq(btn_info[j].gpio), &btn_info[j]);}misc_deregister(&btn_dev);
failure_misc_register:return ret;
}//卸载函数
void btn_exit(void)
{int i;del_timer(&btn_timer);//释放所有申请的中断for(i=0;i<ARRAY_SIZE(btn_info);i++){free_irq(gpio_to_irq(btn_info[i].gpio), &btn_info[i]);}//注销miscdevice	misc_deregister(&btn_dev);
}//声明为模块的入口和出口
module_init(btn_init);
module_exit(btn_exit);MODULE_LICENSE("GPL");//GPL模块许可证
MODULE_AUTHOR("xin");//作者
MODULE_VERSION("2.0");//版本
MODULE_DESCRIPTION("btn driver!");//描述信息

 应用测试程序。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <fcntl.h>
#include <sys/stat.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/ioctl.h>int main()
{int ret;char key = 0;int fd = open("/dev/btn",O_RDWR);if(fd==-1){perror("open");exit(-1);}printf("open successed!fd = %d\\n",fd);while(1){ret = read(fd,&key,sizeof(key));if(ret<0){perror("read");break;}printf("key =  %#x\\n",key);}close(fd);return 0;
}

最后，这只是等待队列的简单应用，实际应用中，不可能队列中就一个事件被阻塞。而且等待队列还有许多的函数可以调用，像添加队列成员和删除队列成员等等。以后有时间把等待队列的核心弄清楚了在做补充。

可以看看这篇博客（等待队列），比较详细的介绍了等待队列。好了，有什么疑问和建议欢迎在评论区中提出来喔。