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概述

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更新时间: 2018/12/16 17:45

基本概念

从系统的角度看,任务是竞争系统资源的最小运行单元。任务可以使用或等待CPU、使用内存空间等系统资源,并独立于其它任务运行。

Huawei LiteOS的任务模块可以给用户提供多个任务,实现了任务之间的切换和通信,帮助用户管理业务程序流程。这样用户可以将更多的精力投入到业务功能的实现中。

Huawei LiteOS是一个支持多任务的操作系统。在Huawei LiteOS中,一个任务表示一个线程。

Huawei LiteOS中的任务是抢占式调度机制,同时支持时间片轮转调度方式。

高优先级的任务可打断低优先级任务,低优先级任务必须在高优先级任务阻塞或结束后才能得到调度。

Huawei LiteOS的任务一共有32个优先级(0-31),最高优先级为0,最低优先级为31。

任务相关概念

任务状态

Huawei LiteOS系统中的每一任务都有多种运行状态。系统初始化完成后,创建的任务就可以在系统中竞争一定的资源,由内核进行调度。

任务状态通常分为以下四种:

  • 就绪(Ready):该任务在就绪列表中,只等待CPU。
  • 运行(Running):该任务正在执行。
  • 阻塞(Blocked):该任务不在就绪列表中。包含任务被挂起、任务被延时、任务正在等待信号量、读写队列或者等待读写事件等。
  • 退出态(Dead):该任务运行结束,等待系统回收资源。
图1 任务状态示意图

任务状态迁移说明:

  • 就绪态→运行态:

任务创建后进入就绪态,发生任务切换时,就绪列表中最高优先级的任务被执行,从而进入运行态,但此刻该任务依旧在就绪列表中。

  • 运行态→阻塞态:

正在运行的任务发生阻塞(挂起、延时、获取互斥锁、读消息、读信号量等待等)时,该任务会从就绪列表中删除,任务状态由运行态变成阻塞态,然后发生任务切换,运行就绪列表中剩余最高优先级任务。

  • 阻塞态→就绪态(阻塞态→运行态):

阻塞的任务被恢复后(任务恢复、延时时间超时、读信号量超时或读到信号量等),此时被恢复的任务会被加入就绪列表,从而由阻塞态变成就绪态;此时如果被恢复任务的优先级高于正在运行任务的优先级,则会发生任务切换,将该任务由就绪态变成运行态。

  • 就绪态→阻塞态:

任务也有可能在就绪态时被阻塞(挂起),此时任务状态会由就绪态转变为阻塞态,该任务从就绪列表中删除,不会参与任务调度,直到该任务被恢复。

  • 运行态→就绪态:

有更高优先级任务创建或者恢复后,会发生任务调度,此刻就绪列表中最高优先级任务变为运行态,那么原先运行的任务由运行态变为就绪态,依然在就绪列表中。

  • 运行态→退出态

运行中的任务运行结束,内核自动将此任务删除,任务状态由运行态变为退出态。

  • 阻塞态→退出态

阻塞的任务调用删除接口,任务状态由阻塞态变为退出态。

任务ID

任务ID,在任务创建时通过参数返回给用户,作为任务的一个非常重要的标识。用户可以通过任务ID对指定任务进行任务挂起、任务恢复、查询任务名等操作。

任务优先级

优先级表示任务执行的优先顺序。任务的优先级决定了在发生任务切换时即将要执行的任务。在就绪列表中的最高优先级的任务将得到执行。

任务入口函数

每个新任务得到调度后将执行的函数。该函数由用户实现,在任务创建时,通过任务创建结构体指定。

任务控制块TCB

每一个任务都含有一个任务控制块(TCB)。TCB包含了任务上下文栈指针(stack pointer)、任务状态、任务优先级、任务ID、任务名、任务栈大小等信息。TCB可以反映出每个任务运行情况。

任务栈

每一个任务都拥有一个独立的栈空间,我们称为任务栈。栈空间里保存的信息包含局部变量、寄存器、函数参数、函数返回地址等。任务在任务切换时会将切出任务的上下文信息保存在自身的任务栈空间里面,以便任务恢复时还原现场,从而在任务恢复后在切出点继续开始执行。

任务上下文

任务在运行过程中使用到的一些资源,如寄存器等,我们称为任务上下文。当这个任务挂起时,其他任务继续执行,在任务恢复后,如果没有把任务上下文保存下来,有可能任务切换会修改寄存器中的值,从而导致未知错误。

因此,Huawei LiteOS在任务挂起的时候会将本任务的任务上下文信息,保存在自己的任务栈里面,以便任务恢复后,从栈空间中恢复挂起时的上下文信息,从而继续执行被挂起时被打断的代码。

任务切换

任务切换包含获取就绪列表中最高优先级任务、切出任务上下文保存、切入任务上下文恢复等动作。

运作机制

Huawei LiteOS任务管理模块提供任务创建、任务删除、任务延时、任务挂起和任务恢复、更改任务优先级、锁任务调度和解锁任务调度、根据任务控制块查询任务ID、根据ID查询任务控制块信息功能。

在任务模块初始化时,系统会先申请任务控制块需要的内存空间,如果系统可用的内存空间小于其所需要的内存空间,任务模块就会初始化失败。如果任务初始化成功,则系统对任务控制块内容进行初始化。

用户创建任务时,系统会将任务栈进行初始化,预置上下文。此外,系统还会将“任务入口函数”地址放在相应位置。这样在任务第一次启动进入运行态时,将会执行“任务入口函数”。

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