6．4 任务队列Task Queue
任务队列是与Bottom Half机制紧密相连的。因为Bottom Half机制只有有限的32个函数指针，而且大部分都已被系统预定义使用，所以早期版本的Linux内核为了扩展Bottom Half机制，就设计了任务队列机制。
所谓任务队列就是指以双向队列形式连接起来的任务链表，每一个链表元数都描述了一个可执行的任务（以函数的形式表现）。如下图所示：
任务队列机制实现在include/linux/tqueue.h头文件中。
6．4．1 数据结构的定义
Linux用数据结构tq_struct来描述任务队列中的每一个链表元数（即一个可执行的任务）：
struct tq_struct {
struct list_head list; /* linked list of active bh's */
unsigned long sync; /* must be initialized to zero */
void (*routine)(void *); /* function to call */
void *data; /* argument to function */
};
这个数据结构很简单，在此就不详述。
然后，Linux定义了数据结构task_queue来描述任务队列的头部，其实task_queue就是结构类型list_head，如下：
typedef struct list_head task_queue;
但是Linux又定义了一个宏DECLARE_TASK_QUEUE()来辅助我们更方便地定义任务队列的链表表头：
#define DECLARE_TASK_QUEUE(q) LIST_HEAD(q)
一个任务队列是否处于active状态主要取决于其链表表头（即task_queue结构）是否为空，因此Linux定义宏TQ_ACTIVE（）来判断一个任务队列是否有效：
#define TQ_ACTIVE(q) (!list_empty(&q))
显然，只要任务队列表头q不为空，该任务队列就是有效的。
6．4．2 向任务队列中插入一个新任务
（1）保护自旋锁
由于任务队列是系统全局的共享资源，所以面临竞争的问题。为了实现对任务队列链表的互斥访问，Linux在kernel/timer.c文件中定义了一个任务队列保护自旋锁tqueue_lock，如下：
spinlock_t tqueue_lock = SPIN_LOCK_UNLOCKED;
该自旋锁在tqueue.h头文件中也有原型声明：
extern spinlock_t tqueue_lock;
任何想要访问任务队列的代码都首先必须先持有该自旋锁。
（2）queue_task（）函数
实现在tqueue.h头文件中的内联函数queue_task()用来将一个指定的任务添加到某指定的任务队列的尾部，如下：
/*
* Queue a task on a tq. Return non-zero if it was successfully
* added.
*/
static inline int queue_task(struct tq_struct *bh_pointer, task_queue *bh_list)
{
int ret = 0;
if (!test_and_set_bit(0,&bh_pointer->sync)) {
unsigned long flags;
spin_lock_irqsave(&tqueue_lock, flags);
list_add_tail(&bh_pointer->list, bh_list);
spin_unlock_irqrestore(&tqueue_lock, flags);
ret = 1;
}
return ret;
}
6．4．3 运行任务队列
函数run_task_queue()用于实现指定的任务队列。它只有一个参数：指针list——指向待运行的任务队列头部task_queue结构变量。该函数实现在tqueue.h头文件中：
static inline void run_task_queue(task_queue *list)
{
if (TQ_ACTIVE(*list))
__run_task_queue(list);
}
显然，函数首先调用宏TQ_ACTIVE()来判断参数list指定的待运行任务队列是否为空。如果不为空，则调用__run_task_queue()函数来实际运行这个有效的任务队列。
函数__run_task_queue()实现在kernel/softirq.c文件中。该函数将依次遍历任务队列中的每一个元数，并调用执行每一个元数的可执行函数。其源码如下：
void __run_task_queue(task_queue *list)
{
struct list_head head, *next;
unsigned long flags;
spin_lock_irqsave(&tqueue_lock, flags);
list_add(&head, list);
list_del_init(list);
spin_unlock_irqrestore(&tqueue_lock, flags);
next = head.next;
while (next != &head) {
void (*f) (void *);
struct tq_struct *p;
void *data;
p = list_entry(next, struct tq_struct, list);
next = next->next;
f = p->routine;
data = p->data;
wmb();
p->sync = 0;
if (f)
f(data);
}
}
对该函数的注释如下：
（1）首先，用一个局部的表头head来代替参数list所指向的表头。这是因为：在__run_task_queue（）函数的运行期间可能还会有新的任务加入到list任务队列中来，但是__run_task_queue()函数显然不想陷入无休止的不断增加的任务处理中，因此它用局部的表头head来代替参数list所指向的表头，以使要执行的任务个数固定化。为此：①先对全局的自旋锁tqueue_lock进行加锁，以实现对任务队列的互斥访问；②将局部的表头head加在表头（＊list）和第一个元数之间。③将（＊list）表头从队列中去除，并将其初始化为空。④解除自旋锁tqueue_lock。
（2）接下来，用一个while循环来遍历整个队列head，并调用执行每一个队列元素中的函数。注意！任务队列是一个双向循环队列。
6．4．4 内核预定义的任务队列
Bottom Half机制与任务队列是紧密相连的。大多数BH函数都是通过调用run_task_queue()函数来执行某个预定义好的任务队列。最常见的内核预定义任务队列有：
l tq_timer：对应于TQUEUE_BH。
l tq_immediate：对应于IMMEDIATE_BH。
l tq_disk：用于块设备任务。
任务队列tq_timer和tq_immediate都定义在kernel/timer.c文件中，如下所示：
DECLARE_TASK_QUEUE(tq_timer);
DECLARE_TASK_QUEUE(tq_immediate);
BH向量TQUEUE_BH和IMMEDIATE_BH的BH函数分别是：queue_bh（）函数和immediate_bh()函数，它们都仅仅是简单地调用run_task_queue()函数来分别运行任务队列tq_timer和tq_immediate，如下所示（kernel/timer.c）：
void tqueue_bh(void)
{
run_task_queue(&tq_timer);
}
void immediate_bh(void)
{
run_task_queue(&tq_immediate);
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