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complete_all 是 Linux 内核中用于线程同步的一种机制，属于 Completion API 的一部分。它的主要功能是唤醒等待在特定 struct completion 对象上的所有线程，并允许这些线程继续执行。以下是对 complete_all 的详细讲解：

功能

• complete_all 唤醒等待队列中所有的线程，而不是像 complete 那样只唤醒一个线程。
• 它会将 struct completion 中的 done 字段设置为一个高值（通常为 UINT_MAX），确保当前和未来的所有等待者都可以继续执行。

函数定义

void complete_all(struct completion *c);

• 参数:
  • c: 指向一个 struct completion 对象的指针。
• 作用: 唤醒所有在该 completion 上等待的线程。

使用场景

当多个线程需要等待某个事件完成时，调用 complete_all 可以同时唤醒所有等待线程。例如：

• 线程 A 需要在某个条件满足后通知多个线程继续执行。
• 用于广播式通知，确保所有依赖该事件的线程都能被唤醒。

实现原理

1. 数据结构:

   • struct completion 是 Completion API 的核心结构，包含以下字段：

     struct completion {unsigned int done;          // 表示完成状态wait_queue_head_t wait;     // 等待队列
     };
     

   • done 字段表示完成状态，wait 是等待队列，用于存储等待该事件的线程。

2. 工作机制:

   • 当调用 complete_all 时，它会将 done 设置为一个高值（如 UINT_MAX），并唤醒等待队列中的所有线程。
   • 这些被唤醒的线程会检查完成状态并继续执行。

3. 注意事项:

   • 如果需要重复使用同一个 completion 对象，必须在调用 complete_all 后使用 reinit_completion() 对其重新初始化。
   • 多次调用 complete_all 是错误操作，因为它会破坏同步逻辑。

示例代码

以下代码展示了如何使用 complete_all：

#include <linux/completion.h>
#include <linux/kthread.h>
#include <linux/module.h>static struct task_struct *thread1, *thread2;
static struct completion my_completion;static int thread_func(void *data) {printk("Thread %s waiting for completion...\n", current->comm);wait_for_completion(&my_completion);printk("Thread %s resumed after completion!\n", current->comm);return 0;
}static int __init my_module_init(void) {init_completion(&my_completion);thread1 = kthread_run(thread_func, NULL, "thread1");thread2 = kthread_run(thread_func, NULL, "thread2");msleep(1000); // 模拟一些操作printk("Signaling all threads to continue...\n");complete_all(&my_completion);return 0;
}static void __exit my_module_exit(void) {if (thread1)kthread_stop(thread1);if (thread2)kthread_stop(thread2);
}module_init(my_module_init);
module_exit(my_module_exit);MODULE_LICENSE("GPL");

说明

1. 初始化了一个 completion 对象。
2. 两个内核线程分别调用了 wait_for_completion()，进入等待状态。
3. 主线程调用了 complete_all()，唤醒了所有等待的线程。

注意事项

• 如果只需要唤醒一个线程，应使用 complete() 而非 complete_all()。
• 在中断上下文或原子上下文中调用是安全的，因为内部使用了自旋锁来保护数据结构。
• 使用后若需重复利用同一对象，必须重新初始化，例如：

  reinit_completion(&my_completion);
  

总结

• 特点: 轻量级、简单、高效，用于多线程间同步。
• 适用场景: 多个线程需要同时被通知某一事件完成时。
• 局限性: 调用后需重新初始化才能重复使用。

Citations:
[1] https://docs.kernel.org/translations/zh_CN/scheduler/completion.html
[2] https://developer.aliyun.com/article/375278
[3] https://www.cnblogs.com/zongfanstudy/p/13438211.html
[4] https://www.cnblogs.com/zhuyp1015/archive/2012/06/13/2548458.html
[5] https://stxinu.blogspot.com/2018/07/completion.html
[6] https://blog.csdn.net/weixin_29031161/article/details/117274948
[7] https://blog.csdn.net/tiantao2012/article/details/78810797
[8] http://www.deansys.com/doc/ldd3/ch05s04.html