µC/OS-II进程调度模型分析（PC移植版）

Posted on November 12, 2010 by aegiryy

首先介绍一下µC/OS-II。

这是一个低功耗，基于优先级的抢占式的实时多任务操作系统内核。这个操作系统多用于嵌入式设备。

来自WIKIPEDIA

其实这也是源自嵌入式课程的作业，我有这个机会能够欣赏到µC/OS-II在windows上的移植。当我首先听到这个东西的时候，我惊讶了，一个操作系统怎么能移植到另一个操作系统上呢？操作系统应该直接面向硬件的阿，否则这玩意还有嘛意义？现在，我明白了。这个意义在于教学而非实用，可以让更多的人了解µC/OS-II的实现，而这个实现更多的是在于跟硬件无关层面的实现，包括IPC（Inter-Process Communication），进程调度，内存管理等方面。而且，这些也是操作系统最最核心的部分。

要分析这个进程调度模型，没有代码的展示和解释是不可想象的。其实很多时候，可怕的不是源代码本身，而是内心对于理解别人代码的畏惧。一份优秀的源代码，就像一本小说，有着跌宕起伏的情节，有着线索与线索之间的关联，这些都足够让人着迷。但是，µC/OS-II的代码虽然很清晰，但本身的结构并非完美，里面有着一些重复代码。这些让我产生了一个把这玩意从windows上移植到unix like的系统上，换而言之，就是对POSIX标准支持较好的系统上。

开始分析！

首先是关于临界区的，所谓临界区就是同一段时间不能有多个任务对临界区进行访问。在真实的硬件环境上往往是通过关中断的方式实现的，而在这个windows移植版上，是通过一个二元semaphore（如果童鞋们对于windows编程不甚了解，请先了解之，参看MSDN）。

µC/OS-II	抽象操作	Windows
OS_ENTER_CRITICAL	P	WaitForSingleObject
OS_EXIT_CRITICAL	V	ReleaseSemaphore

OSSemaphore = CreateSemaphore( NULL, 1, 1, NULL );

初始化

OSStartHighRdy函数（主要步骤概述，下同）

代码片段	描述
++OSRunning;	把系统状态更改为运行态
OSCtxSwW32Event = CreateEvent(NULL, FALSE, FALSE, NULL); OSCtxSwW32Handle = CreateThread(NULL, 0, OSCtxSwW32, 0, 0, &dwID);	新建windows事件：上下文切换事件，第二个新建出来的线程会不停的等待这个事件。换而言之，当这个事件发生之后（SetEvent），线程会进行任务调度
OSTick32Handle = CreateThread(NULL, 0, OSTickW32, 0, 0, &dwID); OSTickEventHandle = CreateEvent(NULL, FALSE, FALSE, NULL); OSTickTimer = timeSetEvent((1000/OS_TICKS_PER_SEC), OSTimeCap.wPeriodMin, (LPTIMECALLBACK)OSTickEventHandle, dwID, TIME_PERIODIC\|TIME_CALLBACK_EVENT_SET);	该线程等待通过windows模拟出来的时钟中断，其实现是通过不断等待OSTickEventHandle事件。其中，timeSetEvent使得该事件每毫秒触发一次
SS_SP = (OS_EMU_STK*) OSTCBHighRdy->OSTCBStkPtr; ResumeThread(SS_SP->Handle);	选出处于Ready态的且优先级最高的任务使之执行

调度函数OSCtxSw

代码片段	描述
n = SuspendThread(SS_SP->Handle);	暂停当前运行的任务
OSTCBCur = OSTCBHighRdy; OSPrioCur = OSPrioHighRdy; SS_SP = (OS_EMU_STK*) OSTCBHighRdy->OSTCBStkPtr;	上下文切换。保存被切换出去的任务，调入要被切换进来的任务。
ResumeThread(SS_SP->Handle);	执行调度进来的任务

时钟中断处理过程OSTickISR

代码片段	描述
OSIntEnter();	统计当前进入的是第几级中断，在这个函数里会把级数+1
OSTimeTick();	在这个函数中，每个处于等待态的任务会把OSTCBDly–，当有任务等待结束时，该任务会从等待态转换为就绪态
OSIntExit();	该函数包含任务调度指示，下面会详述

时钟中断处理过程之OSTimeTick

代码片段

描述

OSTime++;

总的时间滴答数+1

while (ptcb->OSTCBPrio != OS_IDLE_PRIO) {

if (ptcb->OSTCBDly != 0) {

if (–ptcb->OSTCBDly == 0) {

更改为Rdy态;

调整OSRdyGrp;

调整OSRdyTbl;

}

ptcb = ptcb->OSTCBNext;

}

遍历整个TCBList，对于每个处于等待态的任务OSTCBDly-1。如果等待完毕，则执行伪代码所表示的意思。最后在while的最下面跳到下一个TCB。

时钟中断处理过程之OSIntExit

代码片段	描述
if (OSRunning == TRUE) {	判断当前操作系统状态是否为运行态
if (OSIntNesting > 0) { OSIntNesting–; }	如果当前中断是嵌套中断，则层数-1
if (OSIntNesting == 0) { OS_SchedNew(); OSIntCtxSw(); } }	如果已经是最顶层的中断，则进行调度，选取新的任务并进行切换。其中省略了部分代码，这部分代码判断当前优先级最高且处于Ready态的是否和当前任务相同，如果相同则无需调度

最后一点想法…

我想把这个内核移植到Unix Like系统上，所以我最近看了一下POSIX thread模型。似乎另外还缺关于timer的一些东西，等到把这些东西弄清除了再动手不迟。

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本来想弄个传送门的，usoc任务切换之类的还是能看懂的，VC部分真心没基础。为了方便还是转了。

【转载】µC/OS-II进程调度模型分析（PC移植版）