《RT-Thread内核实现与应用开发实战指南》读书感悟之线程调度 首先感谢野火电子和ST社区搞得活动,有幸获得一本赠送的书籍,学习了一段时间先讲下总体感受:全书从初学者入门的角度出发, 第一部分“从0到1教你写RT-Thread内核”重点讲解RT-Thread的原理实现,其中第四章介绍了用MDK5软件仿真工程的建立我认为比较实用,提供了用软件仿真就可以学习RT-Thread内核的方法具有普遍适用性,不再限制于要有硬件才能学习;其中第八章《对象容器的实现》之前在学习其它RTOS知识时了解不多, 通过学习了解到容器是存放各种对象供finsh组件使用,finsh组件是RT-thread操作系统特有的,可惜全书没有进一步讲解finsh的使用,希望后面改版能补充该部分内容(注:rtthread_manual.zh.pdf第十二章有介绍fish shell,想了解的网友可以先进行学习)。第二部分是讲RT-Thread 内核应用开发,讲解了系统移植、启动流程和各操作系统对象的接口使用,按先讲原理概念,再具体接口分析讲解,最后实验验证的顺序,我觉的这样安排很好,非常适合初学者学习。, Q }" i8 E' x( t( G( ~0 N9 _ 然后进入正题分享下线程调度的学习感悟。线程的管理和调度是一个RTOS最基本最核心的功能, RT-Thread相比国内最流行的UCOS-II系统增加了时间片的轮询功能,主要参考书籍的第六、十、十二、十四、十七章内容我们来了解下线程调度的实现特点。% k/ T, E6 U6 s/ q. p4 W 1. 已就绪线程最高优先级的查找, 由两个在scheduler.c文件定义的全局变量进行查找,一个是线程就绪优先级组rt_thread_ready_priority_group,另一个是线程优先级表rt_thread_priority_table[RT_THREAD_PRIORITY_MAX], / e: B3 O3 o, L e2 r 具体代码如下: #if RT_THREAD_PRIORITY_MAX <= 32 highest_ready_priority = __rt_ffs(rt_thread_ready_priority_group) - 1; #else register rt_ubase_t number; number = __rt_ffs(rt_thread_ready_priority_group) - 1;1 V$ ^/ V( e% W highest_ready_priority = (number << 3) + __rt_ffs(rt_thread_ready_table[number]) - 1;1 O% Y4 t6 z$ |. F' C1 a' _; L #endif) r" i) F4 b. U7 x4 V$ f 这里__rt_ffs函数在低层实现从一个32位的数中寻找从低位开始第一个被置1的位,要根据CPU类型来修改, 书籍第96页有介绍其通用实现方法,我查了mdk5的RRT软件包是直接通过arm cortex-m处理器的CLZ指令得到。 线程优先级最多256个是用一个字节表示,当优先级>32时, 高5比特决定rt_thread_ready_priority_group哪个位置位,低3比特决定 rt_thread_ready_table[thread->number]哪个位置位, 所以最终优先级计算公式为:" R- w& T/ o. ]8 d4 ~. t number = __rt_ffs(rt_thread_ready_priority_group) - 1;- g$ D5 x2 X! u4 c2 Z, T highest_ready_priority = (number << 3) + __rt_ffs(rt_thread_ready_table[number]) - 1;9 e# o5 a2 D( _/ w 可以参考下面线程创建时的代码就清楚了: #if RT_THREAD_PRIORITY_MAX > 320 x$ v" C) {8 q8 @7 C# X: g7 g thread->number = thread->current_priority >> 3; /* 5bit */1 r; a2 i+ b8 j. x$ g I thread->number_mask = 1 << thread->number;) P1 R7 D2 T6 R: O' e thread->high_mask = 1 << (thread->current_priority & 0x07); /* 3bit */8 ?: A* V7 t2 {( X0 L #else thread->number_mask = 1 << thread->current_priority; #endif' x5 \$ F6 |5 J; Y, w7 y% s2 h- J #if RT_THREAD_PRIORITY_MAX > 32 rt_thread_ready_table[thread->number] |= thread->high_mask;: n) u. Z4 M; k9 A8 s0 m #endif9 y' g/ y% ~2 ~* X0 W rt_thread_ready_priority_group |= thread->number_mask;! V2 d% m2 Q2 `& D( \ 一般来说32个优先级差不多够用, 代码效率也更高些,这也是RT-thread操作系统配置文件的默认值。 2. 时间片的轮询, RT-thread操作系统的线程优先级表的数据类型为rt_list,每个索引号对应线程的优先级,该索引下维护着一条双向链表,当线程就绪时,线程就会根据优先级插入到对应索引的链表,同一个优先级的线程都会被插入到同一条链表中。书籍第二十章有介绍双向链表的概念。线程创建时会把优先级和时间片等数据保存到线程的控制块,线程运行时会自减remaining_tick,代码在Clock.c中的void rt_tick_increase(void)函数,如下所示:5 W2 k3 ~. M0 z, j( e, }7 w7 T void rt_tick_increase(void) {0 o% V6 p( ?% {+ h struct rt_thread *thread;4 N8 \! B3 j# _* M; Y5 N4 t /* increase the global tick */ ++ rt_tick; /* check time slice */ thread = rt_thread_self(); -- thread->remaining_tick;* Y" ~0 P+ f. y: f if (thread->remaining_tick == 0)3 c% C% f: @ l {* ^8 q' [' F6 l /* change to initialized tick *// m" e, O. x0 P y thread->remaining_tick = thread->init_tick; /* yield */ rt_thread_yield(); } /* check timer */ rt_timer_check(); }) C; e7 I# w0 O5 [ 时间片耗完的线程会从就绪列表移除,然后将时间片耗完的线程插入到该优先级下的链表的尾部,把机会让给下一个线程,从这个机制来看同一优先级的线程不能太多,否则线程间的轮询对系统的实时性会有些影响。 |
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