multithreading - Linux 内核等待队列和列表之间的正确交互

Question

我正在编写一个 Linux 内核模块，它涉及一个从不同进程上下文读取/写入的列表，我觉得我缺少等同于 pthread_cond_wait() 和 co 的功能。来自用户空间。

天真地我可能会写这样的东西:

static LIST_HEAD(request_list);
static DEFINE_MUTEX(request_list_mutex);
static DECLARE_WAIT_QUEUE_HEAD(request_list_post_wq);

static void post_request(request_t *request)
{
    mutex_lock(request_list_mutex);
    list_add(request, request_list);
    mutex_unlock(request_list_mutex);
    wake_event(request_list_post_wq);
}

static void wait_and_consume_request()
{
    mutex_lock(request_list_mutex);
    if(list_empty(request_list)) {
        mutex_unlock(request_list_mutex);
        wait_event(request_list_post_wq, !list_empty(request_list));
        mutex_lock(request_list_mutex);
    }

    // do something with request

    mutex_unlock(request_list_mutex);
}

但是，如果有多个消费者，这看起来会在消费者函数中出现竞争条件，即在非空列表上唤醒然后重新获取互斥量。同时，我必须在等待之前释放互斥量，否则无法将任何内容添加到列表中。

我考虑过编写一个锁定 request_list 的函数，并且只有在它仍然为空时才将其解锁，并将其用作 wait_event 的条件...但是谷歌搜索我已经看到很多人写 wait_event(... ., !list_empty(...)) 所以我一定是遗漏了什么？

Answer 1

完全不需要其他人建议的辅助函数:

static int list_is_not_empty()
{
    int rv = 1;
    mutex_lock(request_list_mutex);
    rv = !list_empty(request_list);
    mutex_unlock(request_list_mutex);
    return rv;
}

没有必要为了查看列表是否为空而锁定列表。很简单:

static void wait_and_consume_request()
{
    wait_event(request_list_post_wq, !list_empty(request_list));
    mutex_lock(request_list_mutex);
    if(!list_empty(request_list)) {
        // do something with request
    }
    mutex_unlock(request_list_mutex);
}

但这并不能保证您实际消费了一个请求。如果我们确实想确保我们恰好消费一个请求，那么:

static void wait_and_consume_request()
{
    mutex_lock(request_list_mutex);            
    while(list_empty(request_list)) {
        mutex_unlock(request_list_mutex);
        wait_event(request_list_post_wq, !list_empty());
        lock_mutex();
     }
     // do something with request
     mutex_unlock(request_list_mutex);
}

这是来自 drivers/misc/carma/carma-fpga.c 内核的一个真实例子(我只是拿了我能看到的第一个例子)

      spin_lock_irq(&priv->lock);

      /* Block until there is at least one buffer on the used list */
      while (list_empty(used)) {
              spin_unlock_irq(&priv->lock);

              if (filp->f_flags & O_NONBLOCK)
                      return -EAGAIN;

              ret = wait_event_interruptible(priv->wait, !list_empty(used));
              if (ret)
                      return ret;

              spin_lock_irq(&priv->lock);
      }

      /* Grab the first buffer off of the used list */
      dbuf = list_first_entry(used, struct data_buf, entry);
      list_del_init(&dbuf->entry);

      spin_unlock_irq(&priv->lock);