Linux中wake up()函数代码分析，void wake_up(struct task_struct **p) { if (p && *p) { (**p).state=0; *p=NULL; } }分析这段代码并给出注释分析

这段Linux内核中的`wake_up()`函数用于唤醒等待在一个任务队列上的进程。这里涉及到的是`task_struct`数据结构，这是描述Linux任务的基本单元。

// 函数原型：void wake_up(struct task_struct **p)
void wake_up(struct task_struct **p) { // 函数接收指向task_struct指针的指针
    if (p && *p) { // 检查传入的指针是否有效并且非空（*p != NULL）
        // 将等待任务的状态设为运行状态（不再等待）
        (*p)->state = 0;  
        // 将指向的任务指针置NULL，表示该任务已经唤醒，不需要再挂起处理
        *p = NULL; 
    }
}

// 注释分析：
// - 当有进程等待（*p不为空），即它在某个队列上睡眠等待被唤醒，
//   此函数改变其状态为活跃（state = 0，通常意味着TASK_RUNNING）
// - 同时将原指针设置为NULL，通知系统这个任务已经从等待状态转移到活跃状态，无需继续保留原来的引用
// - 这个操作通常在中断上下文中完成，以便及时响应中断或其他调度需求。

相关问题

，尝试将本实验改成使用sleep_on和wake_up函数来实现信号 Linux 内核实验教程 102 北京英真时代科技有限公司 http://www.engintime.com 量的阻塞和唤醒。

好的，我会尝试将实验修改为使用sleep_on和wake_up函数来实现信号量的阻塞和唤醒。

首先，我们需要定义一个等待队列结构体，用于存储等待该信号量的进程。可以定义如下：

struct semaphore {
    int count; // 信号量计数器
    struct task_struct *wait_queue; // 等待该信号量的进程队列
};

其中，wait_queue是一个指向等待队列头的指针，可以使用task_struct结构体作为等待队列的节点，如下：

struct task_struct {
    ...
    struct task_struct *next; // 等待队列的下一个进程
};

接下来，我们可以使用sleep_on函数将进程加入等待队列中，代码如下：

void down(struct semaphore *sem) {
    cli(); // 关中断
    while (sem->count <= 0) { // 如果信号量计数器小于等于0，说明资源不足，需要等待
        current->state = TASK_UNINTERRUPTIBLE; // 将当前进程状态设置为不可中断的等待状态
        current->next = sem->wait_queue; // 将当前进程加入等待队列
        sem->wait_queue = current;
        sti(); // 开中断
        schedule(); // 切换到另一个进程执行
        cli(); // 关中断
    }
    sem->count--; // 信号量计数器减1
    sti(); // 开中断
}

在down函数中，如果信号量计数器小于等于0，说明资源不足，当前进程需要等待。此时，我们将当前进程的状态设置为不可中断的等待状态，然后将其加入信号量的等待队列中，并调用schedule函数将CPU切换到另一个进程执行。

接下来，我们需要实现一个wake_up函数，将等待该信号量的进程唤醒。代码如下：

void up(struct semaphore *sem) {
    cli(); // 关中断
    sem->count++; // 信号量计数器加1
    if (sem->wait_queue) { // 如果等待队列不为空，说明有进程在等待该信号量
        struct task_struct *p = sem->wait_queue; // 取出等待队列的头节点
        sem->wait_queue = p->next; // 将等待队列的头指针指向下一个节点
        p->state = TASK_RUNNING; // 将等待进程的状态设置为可运行状态
        p->next = NULL; // 将等待进程从等待队列中移除
        sti(); // 开中断
    } else {
        sti(); // 开中断
    }
}

在up函数中，我们首先将信号量计数器加1，然后判断等待队列是否为空。如果等待队列不为空，说明有进程在等待该信号量，我们将等待队列的头节点取出来，将其状态设置为可运行状态，然后将其从等待队列中移除并加入可运行进程队列中。如果等待队列为空，则直接开中断返回。

最后，我们可以使用定义好的信号量结构体和down/up函数来实现进程间的同步和互斥操作，如下：

static struct semaphore sem;

void producer() {
    while (1) {
        down(&sem); // 获取信号量
        // 生产资源
        up(&sem); // 释放信号量
    }
}

void consumer() {
    while (1) {
        down(&sem); // 获取信号量
        // 消费资源
        up(&sem); // 释放信号量
    }
}

在生产者和消费者函数中，我们使用down函数获取信号量来保证资源的互斥和同步，使用up函数释放信号量。这样，就可以实现进程间的同步和互斥操作了。

需要注意的是，在使用sleep_on和wake_up函数时，需要关闭中断来保证操作的原子性。

Linux中等待队列函数原型

Linux内核中等待队列的函数原型主要包括以下几个：

1. wait_queue_head_t 类型

等待队列头结构体，用于表示等待队列。定义如下：

typedef struct {
    spinlock_t lock;
    struct list_head task_list;
} wait_queue_head_t;

2. wait_queue_entry_t 类型

等待队列项结构体，用于表示等待队列中的一个等待项。定义如下：

typedef struct {
    struct list_head entry;
    struct task_struct *task;
    unsigned int flags;
    void *private;
} wait_queue_entry_t;

3. init_waitqueue_head() 函数

用于初始化等待队列头，定义如下：

void init_waitqueue_head(wait_queue_head_t *q);

4. prepare_to_wait() 函数

用于准备一个等待项，将其加入等待队列，并且将当前进程置为睡眠状态。定义如下：

void prepare_to_wait(wait_queue_head_t *q, wait_queue_entry_t *wait, int state);

5. finish_wait() 函数

用于结束一个等待项，将其从等待队列中移除，并且将当前进程从睡眠状态唤醒。定义如下：

void finish_wait(wait_queue_head_t *q, wait_queue_entry_t *wait);

6. wait_event() 函数

用于等待某个条件成立，如果条件不成立则将当前进程添加到等待队列中。定义如下：

unsigned long wait_event(wait_queue_head_t *q, unsigned long condition);

7. wait_event_interruptible() 函数

与 wait_event() 函数类似，但是可以被中断。定义如下：

unsigned long wait_event_interruptible(wait_queue_head_t *q, unsigned long condition);

8. wake_up() 函数

用于唤醒等待队列中的所有进程。定义如下：

void wake_up(wait_queue_head_t *q);

9. wake_up_interruptible() 函数

与 wake_up() 函数类似，但是只唤醒可中断的等待项。定义如下：

void wake_up_interruptible(wait_queue_head_t *q);