调度,Schedule也称为Dispatch,是操作系统的一个重要模块,它负责选择系统要处理的下一个任务。调度模块需要协调处于就绪状态的任务对资源的竞争,按优先级策略从就绪队列中获取高优先级的任务,给予资源使用权。本文我们来一起学习下LiteOS调度模块的源代码,文中所涉及的源代码,均可以在LiteOS开源站点https://gitee.com/LiteOS/LiteOS 获取。调度源代码分布如下:
- LiteOS内核调度源代码包括调度模块的私有头文件kernel\base\include\los_sched_pri.h、C源代码文件kernel\base\sched\sched_sq\los_sched.c,这个对应单链表就绪队列。还有个`调度源代码文件kernel\base\sched\sched_mq\los_sched.c,对应多链表就绪队列。本文主要剖析对应单链表就绪队列的调度文件代码,使用多链表就绪队列的调度代码类似。
- 调度模块汇编实现代码调度模块的汇编函数有OsStartToRun、OsTaskSchedule等,根据不同的CPU架构,分布在下述文件里: arch\arm\cortex_m\src\dispatch.S、arch\arm\cortex_a_r\src\dispatch.S、arch\arm64\src\dispatch.S。
本文以STM32F769IDISCOVERY为例,分析一下Cortex-M核的调度模块的源代码。我们先看看调度头文件kernel\base\include\los_sched_pri.h中定义的宏函数、枚举、和内联函数。
1、调度模块宏函数和内联函数
kernel\base\include\los_sched_pri.h定义的宏函数、枚举、内联函数。
1.1 宏函数和枚举
UINT32 g_taskScheduled是kernel\base\los_task.c定义的全局变量,标记内核是否开启调度,每一位代表不同的CPU核的调度开启状态。
⑴处定义的宏函数OS_SCHEDULER_SET(cpuid)开启cpuid核的调度。⑵处宏函数OS_SCHEDULER_CLR(cpuid)是前者的反向操作,关闭cpuid核的调度。⑶处宏判断当前核是否开启调度。⑷处的枚举用于标记是否发起了请求调度。当需要调度,又暂不具备调度条件的时候,标记下状态,等具备调度的条件时,再去调度。
⑴ #define OS_SCHEDULER_SET(cpuid) do { \
g_taskScheduled |= (1U << (cpuid)); \
} while (0);
⑵ #define OS_SCHEDULER_CLR(cpuid) do { \
g_taskScheduled &= ~(1U << (cpuid)); \
} while (0);
⑶ #define OS_SCHEDULER_ACTIVE (g_taskScheduled & (1U << ArchCurrCpuid()))
⑷ typedef enum {
INT_NO_RESCH = 0, /* no needs to schedule */
INT_PEND_RESCH, /* pending schedule flag */
} SchedFlag;
1.2 内联函数
有2个内联函数用于检查是否可以调度,即函数STATIC INLINE BOOL OsPreemptable(VOID)和STATIC INLINE BOOL OsPreemptableInSched(VOID)。区别是,前者判断是否可以抢占调度时,先关中断,避免当前的任务迁移到其他核,返回错误的是否可以抢占调度状态。
1.2.1 内联函数STATIC INLINE BOOL OsPreemptable(VOID)
我们看下BOOL OsPreemptable(VOID)函数的源码。⑴、⑶属于关闭、开启中断,保护检查抢占状态的操作。⑵处判断是否可抢占调度,如果不能调度,则标记下是否需要调度标签为INT_PEND_RESCH。
STATIC INLINE BOOL OsPreemptable(VOID)
{
⑴ UINT32 intSave = LOS_IntLock();
⑵ BOOL preemptable = (OsPercpuGet()->taskLockCnt == 0);
if (!preemptable) {
OsPercpuGet()->schedFlag = INT_PEND_RESCH;
}
⑶ LOS_IntRestore(intSave);
return preemptable;
}
1.2.2 内联函数STATIC INLINE BOOL OsPreemptableInSched(VOID)
函数STATIC INLINE BOOL OsPreemptableInSched(VOID)检查是否可以抢占调度,检查的方式是判断OsPercpuGet()->taskLockCnt的计数,见⑴、⑵处代码。如果不能调度,则执行⑶标记下是否需要调度标签为INT_PEND_RESCH。对于SMP多核,是否可以调度的检查方式,稍有不同,因为调度持有自旋锁,计数需要加1,见代码。
STATIC INLINE BOOL OsPreemptableInSched(VOID)
{
BOOL preemptable = FALSE;
#ifdef LOSCFG_KERNEL_SMP
⑴ preemptable = (OsPercpuGet()->taskLockCnt == 1);
#else
⑵ preemptable = (OsPercpuGet()->taskLockCnt == 0);
#endif
if (!preemptable) {
⑶ OsPercpuGet()->schedFlag = INT_PEND_RESCH;
}
return preemptable;
}
1.2.3 内联函数STATIC INLINE VOID LOS_Schedule(VOID)
函数STATIC INLINE VOID LOS_Schedule(VOID)用于触发触发调度。⑴处代码表示,如果系统正在处理中断,标记下是否需要调度标签为INT_PEND_RESCH,等待合适时机再调度。然后调用VOID OsSchedPreempt(VOID)函数,下午会分析该函数。二者的区别就是多个检查,判断是否系统是否正在处理中断。
STATIC INLINE VOID LOS_Schedule(VOID)
{
if (OS_INT_ACTIVE) {
⑴ OsPercpuGet()->schedFlag = INT_PEND_RESCH;
return;
}
OsSchedPreempt();
}