嵌入式实时操作系统的设计与开发 （线程操作学习）

在aCoral操作系统中，线程退出采用了和Linux一样的方式，线程函数不用死等或显示调用退出相关函数，也就是说用户不用担心函数执行完后的事情。

uc/OS II任务函数与退出

void test(void *ptr){
	Do_something();
	while(1);
}

void test(void *ptr){
	Do_something();
	EXIT();
}

void acoral_thread_exit(){
	acoral_kill_thread(acoral_cur_thread);
}

typedef struct{
	acoral_res_t res; //event也是一种资源
	unsigned char type; //ACORAL_EVENT_SEM或ACORAL_EVENT_MUTEX
	int count; //
	acoral_list_t wait_queue;
	char *name;
	void *data;
}acoral_evt_t;

void acoral_kill_thread(acoral_thread_t *thread){
	acoral_evt_t *evt;
	acoral_enter_critical();
	if(thread->state & ACORAL_THREAD_STATE_SUSPEND)
	{
		evt = thread->evt;
		if(thread->state & ACORAL_THREAD_STATE_DELAY){
			acoral_list_del(&thread->waiting);
		}else{
			if(evt!=NULL){
				acoral_evt_queue_del(thread);
			}
		}
	}
	acoral_unrdy_thread(thread); //将线程从就绪队列中取下
	acoral_release_thread1(thread);
	acoral_exit_critical();
	acoral_sched();
}

如果线程处于挂起状态，则需要从相关链表中取下。

• 如果是延时挂起，则从延时队列取下。
• 如果是事件等待，则从事件队列取下。

void acoral_unrdy_thread(acoral_thread_t *thread){
	if(!(ACORAL_THREAD_STATE_READY&thread->state))
		return;
	acoral_rdyqueue_del(thread);
}

void acoral_rdyqueue_del(acoral_thread_t *thread)
{
	acoral_rdy_queue_t *rdy_queue;
	rdy_queue = &acoral_ready_queues;
	acoral_prio_queue_del(rdy_queue, thread->prio, &thread->ready);
	thread->state &= ~ACORAL_THREAD_STATE_READY;
	thread->state &= ~ACORAL_THREAD_STATE_RUNNING;
	thread->state |= ACORAL_THREAD_STATE_SUSPEND;
	acoral_set_need_sched(true);
}

extern int daemon_id;
void acoral_release_thread1(acoral_thread_t *thread){
	acoral_list_t *head;
	acoral_thread_t *daem;
	thread->sate = ACORAL_THREAD_STATE_EXIT;
	head = &acoral_res_release_queue;
	acoral_list_add2_tail(&thread->waiting, head);
	daem = (acoral_thread_t *)acoral_get_res_by_id(daemon_id);
	acoral_rdy_thread(daem);
}

将线程设置为退出状态，如果是当前线程，则只能是EXIT状态，表明还不能释放该线程的资源，如TCB，堆栈，因为仅管线程要退出了，还没有走到HAL_SWITCH_TO函数，该函数还需要堆栈。

void daem(void *args)
{
	acoral_thread_t *thread;
	acoral_list_t *head, *tmp, *tmp1;
	head = &acoral_res_release_queue;
	while(1)
	{
		for(tmp=head->next;tmp!=head;)
		{
			tmp1 = tmp->next;
			acoral_enter_critical();
			thread = list_entry(tmp, acoral_thread_t, waiting);
			acoral_list_del(tmp);
			acoral_exit_critical();
			tmp = tmp1;
			if(thread->state == RELEASE)
			{
				acoral_release_thread((acoral_res_t *)thread);
			}else{
				acoral_enter_critical();
				tmp1 = head->prev;
				acoral_list_add2_tail(&thread->waiting, head); /**/
				acoral_exit_critical();
			}
		}
		acoral_suspend_self();
	}
}

挂起线程

操作系统在运行过程中，有时需要挂起某个线程，例如，当某一线程运行时需要请求某一资源，而该资源正在被其它线程所占用，此时，用户线程需要挂起自己。

void acoral_unrdy_thread(acoral_thread_t *thread){
	if(!(ACORAL_THREAD_STATE_READY&thread->state))
		return;
	acoral_rdyqueue_del(thread);
}

void acoral_rdyqueue_del(acoral_thread_t *thread)
{
	acoral_rdy_queue_t *rdy_queue;
	rdy_queue = &acoral_ready_queues;
	acoral_prio_queue_del(rdy_queue, thread->prio, &thread->ready);
	thread->state &= ~ACORAL_THREAD_STATE_READY;
	thread->state &= ~ACORAL_THREAD_STATE_RUNNING;
	thread->state |= ACORAL_THREAD_STATE_SUSPEND;
	/*设置线程所在的核可调度*/
	acoral_set_need_sched(true);
}

void acoral_prio_queue_del(acoral_rdy_queue_t *array, unsigned char prio, acoral_list_t *list){
	acoral_list_t *queue;
	acoral_list_t *head;
	queue = array->queue + prio;
	head = queue;
	array->num--;
	acoral_list_del(list);
	if(acoral_list_empty())
		acoral_clear_bit(prio,array->bitmap);
}

任务挂起接口用到的地方很多，只要牵涉任务等待都会调用该函数。
那如何区分用户是调用acoral_suspend_thread()，还是调用acoral_delay_self()导致线程suspend的呢？
很简单，看线程TCB的waiting成员是否为空，如果因为等待时间或资源导致suspend，其waiting肯定挂在一个队列上，否则是直接调用acoral_suspend_thread()导致的suspend。

改变线程优先级

当多个线程互斥地访问某一共享资源的时候，可能导致优先级反转，优先级反转将造成实时调度算法的不确定性，进而影响系统实时性的确保。
解决优先级反转的方法是优先级继承和优先级天花板，而使用这两种方式的时候，需要动态改变线程优先级。

acoral描述线程优先级时，采用的是优先级队列，每个优先级是一个链表，因此改变优先级不是简单地将线程TCB的prio变量更改，最终要通过acoral_thread_change_prio()实现将线程挂到要设置的优先级的链表上去。

void acoral_thread_change_prio(acoral_thread_t *thread, unsigned int prio){
	acoral_enter_critical();
	if(thread->state&ACORAL_THREAD_STATE_READY){
		acoral_rdyqueue_del(thread);
		thread->prio = prio;
		acoral_rdyqueue_add(thread);
	}else
		thread->prio = prio;
	acoral_exit_critical();
}

如果线程处于就绪态，则将线程从就绪队列取下，改变优先级，再次将线程挂到就绪队列。

调度策略时间处理函数

系统启动后，晶体振荡器源源不断地产生周期性信号，通过设置，晶体振荡器可以为系统产生稳定的Ticks，也称为心跳，Tick是系统的时基，也是系统中最小的时间单位，Tick的大小可以根据晶体振荡器的精度和用户的需求进行设置。

每当产生一个Tick，都对应着一个时钟中断服务程序ISR。
时钟中断服务程序的具体是acoral_ticks_entry()

void acoral_tciks_entry(int vector){
	tick++;
	if(acoral_start_sched==true){
		time_delay_deal();
		acoral_policy_delay_deal();
		timeout_delay_deal();
	}
}

acoral_list_t time_delay_queue; //线程延时队列，调用线程delay相关函数的线程都会被加到这个队列上，等待一段具体的时间后被重新唤醒
void time_delay_deal(){
	acoral_list_t *tmp,*tmp1,*head;
	acoral_thread_t *thread;
	
	head = &time_delay_queue;
	if(acoral_list_empty(head))
		return;
	thread = list_entry(head->next,acoral_thread_t,waiting);
	thread->delay--;
	for(tmp=head->next;tmp!=head;){
		thread = list_entry(tmp,acoral_thread_t,waiting);
		if(thread->delay > 0)
			break;
		tmp1= tmp->next;
		acoral_list_del(&thread->waiting);
		tmp=tmp1;
		thread->state &= ~ACORAL_THREAD_STATE_DELAY;
		acoral_rdy_thread(thread);
	}
}

void acoral_policy_delay_deal(){
	acoral_list_t *tmp,*head;
	acoral_sched_policy_t *policy_ctrl;
	head = &policy_list;
	tmp = head;
	for(tmp=head->next;tmp!=head;tmp=tmp>next)
	{
		policy_ctrl = list_entry(tmp,acoral_sched_policy_t,list);
		if(policy_ctrl->delay_deal!=NULL)
			policy_ctrl->delay_deal();
	}
}

acoral_list_t period_delay_queue;//周期线程专用延时队列
void period_delay_deal()
{
	acoral_list_t *tmp,*tmp1,*head;
	acoral_thread_t *thread;
	period_private_data_t *private_data;
	head = &period_delay_queue;
	if(acoral_list_empty(head))
		return;
	thread = list_entry(head->next, acoral_thread_t, waiting);
	thread->delay--;
	for(tmp=head->next;tmp!=head;){
		thread = list_entry(tmp,acoral_thread_t,waiting);
		if(thread->delay > 0)
			break;
		private_data = thread->private_data;
		tmp1 = tmp->next;
		acoral_list_del(&thread->waiting);
		tmp = tmp1;
		if(thread->state&ACORAL_THREAD_SUSPEND){
			thread->stack=(unsigned int *)((char *)thread->stack_buttom+thread->stack_size-4);
			HAL_STACK_INIT(&thread->stack,private_data->route,period_thread_exit,private_data->args);
			acoral_rdy_thread(thread);
		}
		period_thread_delay(thread,private_data->time);
	}
}