SylixOS线程调度浅析

1. 概念

   在SylixOS中，在就绪线程和运行线程之间还存在候选运行线程。线程就绪后会被放置到就绪表中，而最需要运行（优先级最高）的线程会被放置到候选表，正常情况下CPU当前任务结束后，会运行候选表里的线程。

2. 就绪表

   就绪表存放了SylixOS中除了"候选表中的线程"外，所有就绪没运行的线程。

3. 候选表

   每一个CPU的结构体里面都有一个候选运行表，每一个候选表里最多有一个候选运行线程。候选运行表结构如程序清单 11所示。

   程序清单 11 候选运行表结构

   /*************************************************************************************************
     候选运行表结构
   *************************************************************************************************/
   #ifdef __SYLIXOS_KERNEL
   
   typedef struct {
       volatile PLW_CLASS_TCB  CAND_ptcbCand;                        /*  候选运行线程                */
       volatile BOOL           CAND_bNeedRotate;                     /*  可能产生了优先级卷绕         */
   } LW_CLASS_CAND;
   typedef LW_CLASS_CAND      *PLW_CLASS_CAND;
   

4. 优先级卷绕

   如图 11所示，优先级卷绕是CPU结构体里面的候选表里的标志位CAND_bNeedRotate。

   

   图 11 候选运行表基本操作

5. 优先级卷绕的产生

   当候选表不为空时，有一个优先级高于"候选表中线程"的线程就绪时，会产生优先级卷绕并将CPU的优先级卷绕标志位设置为1。具体流程如图 12所示。

   

   图 12 优先级卷绕产生的流程

    

6. 线程调度

   系统主要在退出内核和退出中断时尝试进行线程调度。尝试进行线程调度的主要函数有：__kernelExit函数、__kernelExitIrq函数、__kernelSched函数和__kernelSchedInt函数。这里以__kernelExit函数为例介绍线程调度。

7. 线程调度流程

   SylixOS线程调度流程如图 21所示。

   

   图 21 线程调度流程

8. 尝试调度

   尝试调度，检查当前执行线程能否调度。（中断中或者在内核中执行, 不允许调度；当前线程就绪且被锁定, 不允许调度。）如程序清单 21所示。

   1. 如果当前执行线程不能调度，继续运行当前线程，不产生调度。

   2. 如果当前执行线程能调度，继续判断是否产生了优先级卷绕。

   程序清单 21 _SchedGetCand函数

   PLW_CLASS_TCB  _SchedGetCand (PLW_CLASS_CPU  pcpuCur, ULONG  ulCurMaxLock)
   {
       if (!__COULD_SCHED(pcpuCur, ulCurMaxLock)) {                        /*  当前执行线程不能调度    */
           return  (pcpuCur->CPU_ptcbTCBCur);
           
       } else {                                                            /*  可以执行线程切换       */
           if (LW_CAND_ROT(pcpuCur)) {                                     /*  判断是否产生优先级卷绕  */
               _CandTableUpdate(pcpuCur);
           }
           return  (LW_CAND_TCB(pcpuCur));
       }
   }
   

9. 优先级卷绕处理

   优先级卷绕的处理，如程序清单 22所示。

   第一步，如果产生了优先级卷绕，判断候选表是否为空。

   第二步，如果候选表不为空，判断就绪线程是否存在更加需要运行的线程。

   第三步，如果存在更加需要运行的线程，清空候选表（被清空的线程，会被插到对应就绪表的头部，下次优先调用），重新选择一个更需要运行的线程放入候选表，进行线程上下文切换，执行候选表中线程。

   程序清单 22 优先级就卷绕处理函数

   VOID _CandTableUpdate (PLW_CLASS_CPU   pcpu)
   {
                UINT8              ucPriority;
       REGISTER PLW_CLASS_TCB      ptcbCand;
                PLW_CLASS_PCBBMAP  ppcbbmap;
                BOOL               bNeedRotate = LW_FALSE;
   
       if (!LW_CPU_IS_ACTIVE(pcpu)) {                                      /*  CPU 必须为激活状态   */
           return;
       }
       
       ptcbCand = LW_CAND_TCB(pcpu);
       if (ptcbCand == LW_NULL) {                                          /*  当前没有候选线程      */
           _CandTableFill(pcpu);
           goto    __update_done;
       }
       
       ppcbbmap = _SchedSeekPriority(pcpu, &ucPriority);                   /*  当前就绪表中最高优先级 */
       if (ppcbbmap == LW_NULL) {
           LW_CAND_ROT(pcpu) = LW_FALSE;                                   /*  清除优先级卷绕标志    */
           return;
       }
       
       if (ptcbCand->TCB_usSchedCounter == 0) {                            /*  已经没有时间片了      */
           if (LW_PRIO_IS_HIGH_OR_EQU(ucPriority, 
                                      ptcbCand->TCB_ucPriority)) {         /*  是否需要轮转         */
               bNeedRotate = LW_TRUE;
           }
       } else {
           if (LW_PRIO_IS_HIGH(ucPriority, 
                               ptcbCand->TCB_ucPriority)) {
               bNeedRotate = LW_TRUE;
           }
       }
       
       if (bNeedRotate) {                                                  /*  存在更需要运行的线程  */
           _CandTableEmpty(pcpu);                                          /*  清空候选表          */
           _CandTableResel(pcpu, ppcbbmap, ucPriority);                    /*  重新选择任务执行     */
       }
       
   __update_done:
       LW_CAND_ROT(pcpu) = LW_FALSE;                                       /*  清除优先级卷绕标志    */
   }