linux内核新旧工作队列机制剖析与比较

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1、Linux内核新旧工作队列机制剖析与比较　　摘要：在中断驱动的程序设计中，工作队列是一种强有力的工具。但是在Linux2.6.35及其以前的内核版本中，每创建一个工作队列就创建与CPU数目相同的内核线程，耗费大量的内核资源；工作只能严格串行的处理，效率低。为了适应大规模多处理器硬件平台，提高处理效率，Linux2.6.36内核开发了受控并发工作队列机制。这种新机制由内核根据需要创建或销毁线程，工作可以并发的处理，可望替代之前长期使用的专用线程工具。文章详细介绍和剖析新工作队列机制，并通过实验，对比新旧工作队列机制的资源消耗和工作

2、效率。结果表明，新工作队列机制大大减少内核资源的耗费，提高了处理效率。关键词：Linux内核；中断驱动；工作队列；受控并发工作队列中图分类号：TP316.81文献标识码：A文章编号：1009-3044（2014）06-1227-04AnalysisandComparisonoftheNewandOldWorkQueueinLinuxKernelMAJun-qiang（SchoolofInformationScienceandEngineering，XiamenUniversity，Xiamen361005，China）14Abs

3、tract：WorkQueueisapowerfultoolininterrupt-drivenprogramming.ButinLinuxkernelsof2.6.35andbefore，itconsumesalotofkernelresourcesinthatwheneveraWorkQueueiscreated，thesamenumberofkernelthreadsasCPUsarecreated.TheefficiencytoprocessingworksinWorkQueueislowduetostrictlyseq

4、uentialprocessing.Inordertoadaptthehardwareplatformswithlarge-scalemultiprocessorsandincreasetheprocessingefficiency，theLinuxkernelof2.6.36developedConcurrencyManagedWorkqueue.Withthisnewmechanism，thekernelcreatesanddestroysthethreadsaccordingtotheprocessingrequireme

5、nts，andworkscanbeconcurrentlyprocessed.ThenewWorkQueueishopedtoreplacetheprivatethreadtoolsthathadbeenusedlongtime.Thepaperintroducesandanalysesthisnewmechanismindetail，andcomparestheresourceconsumesandprocessingefficiencybetweenthenewandoldmechanismsbyexperiments.Th

6、eresultsshowthatthenewmechanismofWorkQueuegreatlyreducesconsumesofkernelresourcesandincreasestheprocessing14efficiency.Keywords：Linuxkernel；interrupt-driven；workqueue；concurrencymanagedworkqueue当一个中断发生时，并不是相关的各个操作都具有相同的急迫性，把所有的操作都放进中断处理程序本身也不合适。Linux内核将整个中断处理流程简单分为两个

7、部分，第一部分是中断处理程序，称为上半部（TopHalf），在运行时禁止可屏蔽中断，用于完成关键性的、紧急的处理；其余部分称为下半部（BottomHalf），在运行时开中断，主要完成与中断处理密切相关的工作，即延后执行工作（DeferringWork）。Linux内核提供三种不同形式的下半部实现机制：软中断（Softirq）、Tasklet和工作队列（WorkQueue）。其中软中断和Tasklet运行在中断上下文中，不可阻塞。而工作队列由特殊的内核线程—工作者线程（Worker14Thread）来执行，运行在进程上下文，可以阻

8、塞。但是由于旧工作队列机制的缺陷，其应用并不普遍，取而代之的是使用专用线程池，如flush-x：y，bdi-default等。新工作队列机制为内核提供一种通用的线程池机制，以替代这些专用线程池[1]。实际上，只要涉及中断驱动的程序设计，工作队列都是一种强有力的工