块设备驱动程序中的生产者消费者实现？

Question

我正在尝试在我的块级驱动程序中实现类似于生产者-消费者的情况（在 Linux 内核版本 2.6.39.1 上）。我的块驱动程序的 make_request_fn 从用户级应用程序接收 struct bio 流。收到这些 BIO 后，它们就会排队。接下来，我创建一个新的struct bio，它将保存排队的 BIO 中存在的所有信息。仅当较低级别驱动程序的 request_queue 中有可用的 struct request 槽时，才会提交这个新的“merged_bio”。与此同时，我的块驱动程序将继续从用户级应用程序接收 BIO 并将它们排队（密集负载情况）。现在，为了减少延迟，我想确保当 BIO 排队时，由最旧的 BIO 组成的批次会出队，从而最大限度地减少队列中的空闲时间。我很困惑如何实现这种流水线情况（每个请求延迟较低），其中我的驱动程序的 make_request_fn 是 BIO 的生产者和调用submit_bio() 的函数是这些 BIO 的消费者。可能的方法包括：

1. Tasklet——一旦 request_queue 中的 struct request 槽变为空闲，让 tasklet 持续消耗队列中的 BIO。 。这种方法不起作用，因为微线程处理函数不是原子的，因为它调用 submit_bio()，而后者又调用 schedule()。

2. 工作队列——它们的延迟可能比微线程更高，因为工作队列的处理函数可以休眠。这可能会影响我的驱动程序的性能，因为 BIO 提交给较低级别​​驱动程序的时间可能比 make_request_fn 实际排队的时间晚得多。我不确定这对性能有多大影响（我的驱动程序实现了快速日志记录设备。） 工作队列的另一个问题是如何以及何时安排工作队列？一旦请求槽可用，就必须提交merged_bio。因此，必须有某种“信号”机制，一旦struct request可用，它就会调度工作队列。我不明白如何在没有信令或 poll() 机制的情况下连续监视 request_queue 以获得空闲槽，然后显式调度工作队列。是的，我们不能从先前完成的 BIO 的回调函数中调用 submit_bio()。

3. 内核线程——我正在考虑将其作为第三个选项。我对内核线程不太了解，但我计划这样做：我的驱动程序的 make_request_fn 将继续将 BIO 排队。将创建一个新的内核线程，仅当struct request槽可用时（否则不会）持续消耗队列中的BIO。因此，每次调度该内核线程时，它都会检查是否有空的请求槽，然后从队列中消耗一批 BIO 并调用 submit_bio()。

4. 更智能的东西??

stackoverflow 的成员可以帮助我选择一种智能且高效的方法来实现此场景吗？谢谢你！

更新：我尝试了工作队列方法，但它只是导致我的内核崩溃（/var/log/messages 包含乱码文本，所以我没有任何日志可以共享）。以下是我如何实现工作队列：

工作队列将使用的数据结构：

struct my_work_struct {
   struct work_struct wk;
   pitdev_t *pd;    /* Pointer to my block device */
   int subdev_index;    /* Indexes the disk that is currently in picture -- pd->subdev[subdev_index] */
};

struct pitdev_struct {
/* Driver related data */
struct my_work_struct *work;
} *pd;

typedef struct pitdev_struct pitdev_t;

初始化我的工作项：

/* Allocate memory for both pd and pd->work */

INIT_WORK(&pd->work->wk, my_work_fn);

pd->work->pd = pd;
pd->work->subdev_index = 0;

我的工作功能定义：

void my_work_fn(struct work_struct *work)
{
   struct my_work_struct *temp = container_of(work, struct my_work_struct, wk);
   pitdev_t *pd = temp->pd;
   int sub_index = temp->subdev_index;

   /* Create a BIO and submit it*/
   submit_bio(WRITE, merged_bio);
}

在 merged_bio->bi_end_io 中，我安排我的工作item：

schedule_work(&pd->work->wk);

这样做是为了在上一个 BIO 成功传输后立即安排下一个要提交的 BIO。对 submit_bio() 的第一次调用是在不使用工作队列的情况下完成的。第一次调用 submit_bio() 没有任何问题；当我使用工作项调用 submit_bio() 时，系统崩溃了。

有什么想法吗？