Wait_Queue------linux内核等待队列机制
案例：当串口设备不可读的时候（没有数据可读），那么应用程序应该怎么办？
案例：当按键设备没有操作时（按键数据不可读），那么应用程序应该怎么办？
答：应用程序对设备的这种状态（数据不可用的状态），应用程序要不就轮询读取设备的数据直到读到有效的数据，当然这种方法相当的糟糕，这种操作方式其实也是一种忙等待。
当然还可以通过睡眠的等待，就是当设备数据不可用时，由底层驱动来检测，检查，识别设备数据可用不可用，如果不可用，底层设备驱动就让应用程序进入休眠状态（结果让当前进程的CPU资源撤下来给别的任务去使用），并且底层驱动能够检查设备可用不可用，如果一旦检查到设备数据可用，再次唤醒休眠的进程（休眠的进程一旦被唤醒，就会获取CPU的资源），然后去读取数据即可。
问：如何实现一个应用程序在设备驱动程序中进行休眠和唤醒呢？
答：要实现这种机制，根本上需要驱动程序具备能够检查，检测到设备可用不可用的功能！
linux内核等待队列实现进程休眠和唤醒的方法和步骤：
1.分配等待队列头
wait_queue_head_t wq;
2.初始化等待队列头
init_waitqueue_head(&wq);
//宏名用于定义并初始化，相当于"快捷方式"
DECLARE_WAIT_QUEUE_HEAD (my_queue);
/*定义并初始化一个名为name的等待队列 ,注意此处是定义一个wait_queue_t类型的变量name，并将其private设置为tsk*/
DECLARE_WAITQUEUE(name,tsk);
3.分配等待队列
wait_queue_t wait;
4.初始化等待队列，将当前进程添加到这个容器中
init_waitqueue_entry(&wait, current);
说明：current是内核的一个全局变量，用来记录当前进程，内核对于每一个进程，在内核空间都有一个对应的结构体struct task_struct,而current指针就指向当前运行的那个进程的task_struct结构体，你可以通过current指针来获取当前进程的pid和进程的名字（current->pid, current->comm）
5.将当前进程添加到等待队列头中（并没有真正的休眠）
add_wait_queue(&wq, &wait);
6.设置当前进程为可中断的休眠状态（还没有真正的休眠）
set_current_state(TASK_INTERRUPTIBLE);//能够接收处理信号
说明：设置状态之前，进程是TASK_RUNNING状态！
7.调用schedule()完成真正的休眠工作
当调用此函数时，会将当前进程占用的CPU资源让出来给别的任务，并且让当前进程进入真正的休眠状态，一旦进程被唤醒，schedule()函数就返回，代码继续往下执行。
8.一旦被唤醒以后，要判断是什么原因使当前进程唤醒
唤醒进程的原因：1.数据可用的唤醒，2.接收到了信号
9.调用signal_pending(current)来判断是否是因为接收到信号引起的唤醒
如果此函数返回非0，表明是接收到了信号，如果返回0，表明没有接收到信号，那说明这个唤醒是由于数据可用引起的唤醒操作。如果是接收到信号的唤醒，一般就不要在操作硬件设备了
10.如果是设备数据可用引起的唤醒，一旦唤醒，调用：
current->state = TASK_RUNNING; //设置当前进程为运行状态
remove_wait_queue(&state->wait_queue, &wait);//将唤醒的进程从等待队列头所在的数据连中移除。
11.进程读取或者操作设备即可。
参考代码：
假设串口没有数据到来，应用程序调用read读->驱动uart_read:
wait_queue_head_t rwq; //分配一个读的等待队列头， 全局变量
init_waitqueue_head(&wq); //在驱动入口函数初始化
uart_read()
{
wait_queue_t wait; //分配等待队列
init_waitqueue_entry(&wait, current); //将当前进程添加到容器中
add_wait_queue(&rwq, &wait); //将当前进程添加到队列头中
set_current_state(TASK_INTERRUPTIBLE);//设置当前进程的状态
schedule(); //进入真正的休眠状态（CPU资源让给别的任务）
set_current_state(TASK_RUNNING);
remove_wait_queue(&rwq, &wait);
//一旦被唤醒，要判断是哪个原因引起的唤醒
if(signal_pending(current))
{
printk("RECV SIN!\n");
return -ERESTARTSYS; //返回用户空间的read
} else {
//由于数据可用引起的唤醒读取串口数据
copy_to_user(...); //上报数据
}
}
编程实现方法2：
案例：如果串口没有数据到来，应用程序调用read->uart_read
1.分配等待队列头
wait_queue_heat_t rwq;
2.初始化等待队列头
init_waitqueue_head(&rwq);
3.在uart_read函数中，直接调用
wait_event/wait_evnet_timeout/wait_event_interruptible_timeout
wait_event_interruptible(&rwq, condition); //如果数据可用，condition为真，如果数据不可用，condition为假，当前进程就会进入休眠。
4.一旦被唤醒，当前进程直接去操作设备即可
进程通过执行下面几个步骤将自己加入到一个等待队列中
-------------------------------------------------------------------------------
调用宏 DEFINE_WAIT() 创建一个等待队列的项。
调用 add_wait_queue() 把自己加入到队列中（链表操作）。该队列会在进程等待的条件满足时唤醒它。当然我们必须在其他地方撰写相关代码，在事件发生时，对等待队列执行 wake_up() 操作。
调用 prepare_to_wait() 方法将进程的状态变更为 TASK_INTERRUPTIBLE 或 TASK_UNINTERRUPTIBLE 。而且该函数会在必要的情况下将进程加回到等待队列，这是在接下来的循环遍历中所需要的。
如果状态被设置为 TASK_INTERRUPTIBLE ，则信号唤醒进程。这就是所谓的伪唤醒（唤醒不是因为事件的发生），因此检查并处理信号。
当进程被唤醒的时候，它会再次检查条件是否为真。如果是，它就退出循环；如果不是，它再次调用 schedule() 并一直重复这步操作。
当条件满足后，进程将自己设置为 TASK_RUNNING 并调用 finish_wait() 方法把自己移出等待队列。
/* 'q' 是我们希望休眠的等待队列 */
DEFINE_WAIT(wait);
add_wait_queue(q, &wait);
while (!condition) /* 'condition' 是我们在等待的事件 */
{
{
prepare_to_wait(&q, &wait, TASK_INTERRUPTIBLE);
}
if (signal_pending(current))
{
/* 处理信号 */
schedule();
}
}
finish_wait(&q, &wait);
唤醒
唤醒操作通过函数 wake_up() 进行，它会唤醒指定的等待队列上的所有进程。它调用函数 try_to_wake_up() ，该函数负责将进程设置为 TASK_RUNNING 状态，调用 enqueue_task() 将此进程放入红黑树中，如果被唤醒的进程优先级比当前执行的进程优先级高，还要设置 need_resched 标志。通常哪段代码促使等待条件达成，它就要负责随后调用 wake_up() 函数 。举例来说，当磁盘数据到来时，VFS 就要负责对等待队列调用 wake_up() ，以便唤醒队列中等待这些数据的进程。
关于休眠有一点需要注意，存在虚假的唤醒（信号）。有时候进程被唤醒并不是因为它所等待的条件达成了，所以需要用一个循环处理来保证它等待的条件真正达成。下图描述了每个调度程序状态之间的关系
