在Linux內核中等待隊列有很多用途，可用於中斷處理、進程同步及定時。我們在這裡只說，進程經常必須等待某些事件的發生。等待隊列實現了在事件上的條件等待: 希望等待特定事件的進程把自己放進合適的等待隊列，並放棄控制全。因此，等待隊列表示一組睡眠的進程，當某一條件為真時，由內核喚醒它們。

等待隊列由循環鏈表實現，由等待隊列頭（wait_queue_head_t）和等待隊列項（wait_queue）組成，其元素（等待隊列項）包含指向進程描述符的指針。每個等待隊列都有一個等待隊列頭(wait queue head),等待隊列頭是一個類型為wait_queue_head_t的數據結構

定義等待隊列頭（相關內容可以在linux/include/wait.h中找到）

等待隊列頭結構體的定義：

struct wait_queue_head {

　　spinlock_t  lock;          //自旋鎖變量，用於在對等待隊列頭          

　　struct list_head task_list;  // 指向等待隊列的list_head

}; 

typedef struct __wait_queue_head  wait_queue_head_t;

使用等待隊列時首先需要定義一個wait_queue_head，這可以通過DECLARE_WAIT_QUEUE_HEAD宏來完成，這是靜態定義的方法。該宏會定義一個wait_queue_head，並且初始化結構中的鎖以及等待隊列。

     Linux中等待隊列的實現思想如下圖所示，當一個任務需要在某個wait_queue_head上睡眠時，將自己的進程控制塊信息封裝到wait_queue中，然後掛載到wait_queue的鏈表中，執行調度睡眠。當某些事件發生後，另一個任務（進程）會喚醒wait_queue_head上的某個或者所有任務，喚醒工作也就是將等待隊列中的任務設置為可調度的狀態，並且從隊列中刪除。

（2）等待隊列中存放的是在執行設備操作時不能獲得資源而掛起的進程

定義等待對列：

struct wait_queue {

　　unsigned int flags;  //prepare_to_wait()裡有對flags的操作，查看以得出其含義

      #define WQ_FLAG_EXCLUSIVE        0x01 //一個常數,在prepare_to_wait()用於修改flags的值

          void * private          //通常指向當前任務控制塊

          wait_queue_func_t func;    //喚醒阻塞任務的函數 ，決定了喚醒的方式

　　struct list_head task_list;    // 阻塞任務鏈表

};

typedef struct __wait_queue          wait_queue_t;

poll實現分析

1.select/poll缺點

 select/poll的缺點在於：
     1.每次調用時要重復地從用戶態讀入參數。
     2.每次調用時要重復地掃描文件描述符。
     3.每次在調用開始時，要把當前進程放入各個文件描述符的等待隊列。在調用結束後，又把進程從各個等待隊列中刪除。

2. 內核實現

2.1 主要數據結構：

(1) struct poll_table_entry {

        struct file  filp;

        wait_queue_t wait;//內部有一個指針指向一個進程

        wait_queue_head_t   wait_address;//等待隊列頭部（等待隊列有多個wait_queue_t組成，通過雙鏈表連接）

};

(2) struct poll_table_page {

        struct poll_table_page   next;

        struct poll_table_entry   entry;

        struct poll_table_entry entries[0];

};

(3) struct poll_wqueues {

       poll_table pt;//一個函數指針，通常指向__pollwait或null

       struct poll_table_page * table;

       int error;

};

(4) struct poll_list {

        struct poll_list *next;//按內存頁連接，因為kmalloc有申請數據限制

        int len;//用戶空間傳入fd的數量

        struct pollfd entries[0];//存放用戶空間存入的數據

};

typedef void (*poll_queue_proc)(struct file *, wait_queue_head_t *, struct poll_table_struct *);
 typedef struct poll_table  struct {
     poll_queue_proc qproc;
 } poll_table;

 

2.2 poll系統調用函數關系總圖

 int poll(struct pollfd *fds, nfds_t nfds, int timeout);