v03.06 鸿蒙内核源码分析(时钟任务) | 调度的源动力从哪来

子曰：“巧言、令色、足恭，左丘明耻之，丘亦耻之。匿怨而友其人，左丘明耻之，丘亦耻之。”《论语》：公冶长篇

image

百篇博客分析.本篇为: (时钟任务篇) | 调度的源动力从哪来

任务管理相关篇为:

时钟概念

  • 时间是非常重要的概念，我们整个学生阶段有个东西很重要,就是校园铃声. 它控制着上课,下课,吃饭,睡觉的节奏.没有它学校的管理就乱套了,老师拖课想拖多久就多久,那可不行,下课铃声一响就是在告诉老师时间到了,该停止了让学生HAPPY去了.

  • 操作系统也一样，需要通过时间来规范其任务的执行，操作系统中最小的时间单位是时钟节拍 (OS Tick)。任何操作系统都需要提供一个时钟节拍，以供系统处理所有和时间有关的事件，如线程的延时、线程的时间片轮转调度以及定时器超时等。时钟节拍是特定的周期性中断，这个中断可以看做是系统心跳，中断之间的时间间隔取决于不同的应用，一般是 1ms–100ms，时钟节拍率越快，系统的实时响应越快，但是系统的额外开销就越大，从系统启动开始计数的时钟节拍数称为系统时间。

  • 在鸿蒙内核中，时钟节拍的长度可以根据 LOSCFG_BASE_CORE_TICK_PER_SECOND 的定义来调整，等于 1/LOSCFG_BASE_CORE_TICK_PER_SECOND 秒。

时钟节拍的实现方式

时钟节拍由配置为中断触发模式的硬件定时器产生，当中断到来时，将调用一次：void OsTickHandler(void)，通知操作系统已经过去一个系统时钟；不同硬件定时器中断实现都不同，

/**
 * @ingroup los_config
 * Number of Ticks in one second
 */
#ifndef LOSCFG_BASE_CORE_TICK_PER_SECOND
#define LOSCFG_BASE_CORE_TICK_PER_SECOND 100 //默认每秒100次触发，当然这是可以改的
#endif

每秒100个tick，时间单位为10毫秒, 即每秒调用时钟中断处理程序100次.

/*
 * Description : Tick interruption handler
 *///节拍中断处理函数 ,鸿蒙默认10ms触发一次
LITE_OS_SEC_TEXT VOID OsTickHandler(VOID)
{
    //...
    OsTimesliceCheck();//进程和任务的时间片检查
    OsTaskScan(); /* task timeout scan *///任务扫描
#if (LOSCFG_BASE_CORE_SWTMR == YES)
    OsSwtmrScan();//定时器扫描,看是否有超时的定时器
#endif
}

它主要干了三件事情

第一:检查当前任务的时间片,任务执行一次分配多少时间呢？答案是2个时间片，即 20ms.

#ifndef LOSCFG_BASE_CORE_TIMESLICE_TIMEOUT
#define LOSCFG_BASE_CORE_TIMESLICE_TIMEOUT 2 //2个时间片,20ms
#endif
//检查进程和任务的时间片,如果没有时间片了直接调度
LITE_OS_SEC_TEXT VOID OsTimesliceCheck(VOID)
{
    LosTaskCB *runTask = NULL;
    LosProcessCB *runProcess = OsCurrProcessGet();//获取当前进程
    if (runProcess->policy != LOS_SCHED_RR) {//进程调度算法是否是抢占式
        goto SCHED_TASK;//进程不是抢占式调度直接去检查任务的时间片
    }

    if (runProcess->timeSlice != 0) {//进程还有时间片吗?
        runProcess->timeSlice--;//进程时间片减少一次
        if (runProcess->timeSlice == 0) {//没有时间片了
            LOS_Schedule();//进程时间片用完,发起调度
        }
    }

SCHED_TASK:
    runTask = OsCurrTaskGet();//获取当前任务
    if (runTask->policy != LOS_SCHED_RR) {//任务调度算法是否是抢占式
        return;//任务不是抢占式调度直接结束检查
    }

    if (runTask->timeSlice != 0) {//任务还有时间片吗?
        runTask->timeSlice--;//任务时间片也减少一次
        if (runTask->timeSlice == 0) {//没有时间片了
            LOS_Schedule();//任务时间片用完,发起调度
        }
    }
}

第二:扫描任务,主要是检查被阻塞的任务是否可以被重新调度

LITE_OS_SEC_TEXT VOID OsTaskScan(VOID)
{
    SortLinkList *sortList = NULL;
    LosTaskCB *taskCB = NULL;
    BOOL needSchedule = FALSE;
    UINT16 tempStatus;
    LOS_DL_LIST *listObject = NULL;
    SortLinkAttribute *taskSortLink = NULL;

    taskSortLink = &OsPercpuGet()->taskSortLink;//获取任务的排序链表
    taskSortLink->cursor = (taskSortLink->cursor + 1) & OS_TSK_SORTLINK_MASK;
    listObject = taskSortLink->sortLink + taskSortLink->cursor;//只处理这个游标上的链表,因为系统对超时任务都已经规链表了.
 //当任务因超时而挂起时，任务块处于超时排序链接上,（每个cpu）和ipc（互斥锁、扫描电镜等）的块同时被唤醒
    /*不管是超时还是相应的ipc，它都在等待。现在使用synchronize sortlink precedure，因此整个任务扫描需要保护，防止另一个核心同时删除sortlink。
     * When task is pended with timeout, the task block is on the timeout sortlink
     * (per cpu) and ipc(mutex,sem and etc.)'s block at the same time, it can be waken
     * up by either timeout or corresponding ipc it's waiting.
     *
     * Now synchronize sortlink preocedure is used, therefore the whole task scan needs
     * to be protected, preventing another core from doing sortlink deletion at same time.
     */
    LOS_SpinLock(&g_taskSpin);

    if (LOS_ListEmpty(listObject)) {
        LOS_SpinUnlock(&g_taskSpin);
        return;
    }
    sortList = LOS_DL_LIST_ENTRY(listObject->pstNext, SortLinkList, sortLinkNode);//拿本次Tick对应链表的SortLinkList的第一个节点sortLinkNode
    ROLLNUM_DEC(sortList->idxRollNum);//滚动数--

    while (ROLLNUM(sortList->idxRollNum) == 0) {//找到时间到了节点,注意这些节点都是由定时器产生的,
        LOS_ListDelete(&sortList->sortLinkNode);
        taskCB = LOS_DL_LIST_ENTRY(sortList, LosTaskCB, sortList);//拿任务,这里的任务都是超时任务
        taskCB->taskStatus &= ~OS_TASK_STATUS_PEND_TIME;
        tempStatus = taskCB->taskStatus;
        if (tempStatus & OS_TASK_STATUS_PEND) {
            taskCB->taskStatus &= ~OS_TASK_STATUS_PEND;
#if (LOSCFG_KERNEL_LITEIPC == YES)
            taskCB->ipcStatus &= ~IPC_THREAD_STATUS_PEND;
#endif
            taskCB->taskStatus |= OS_TASK_STATUS_TIMEOUT;
            LOS_ListDelete(&taskCB->pendList);
            taskCB->taskSem = NULL;
            taskCB->taskMux = NULL;
        } else {
            taskCB->taskStatus &= ~OS_TASK_STATUS_DELAY;
        }

        if (!(tempStatus & OS_TASK_STATUS_SUSPEND)) {
            OS_TASK_SCHED_QUEUE_ENQUEUE(taskCB, OS_PROCESS_STATUS_PEND);
            needSchedule = TRUE;
        }

        if (LOS_ListEmpty(listObject)) {
            break;
        }

        sortList = LOS_DL_LIST_ENTRY(listObject->pstNext, SortLinkList, sortLinkNode);
    }

    LOS_SpinUnlock(&g_taskSpin);

    if (needSchedule != FALSE) {//需要调度
        LOS_MpSchedule(OS_MP_CPU_ALL);//核间通讯,给所有CPU发送调度信号
        LOS_Schedule();//开始调度
    }
}

第三:定时器扫描,看是否有超时的定时器

/*
 * Description: Tick interrupt interface module of software timer
 * Return     : LOS_OK on success or error code on failure
 *///OsSwtmrScan 由系统时钟中断处理函数调用
LITE_OS_SEC_TEXT VOID OsSwtmrScan(VOID)//扫描定时器,如果碰到超时的,就放入超时队列
{
    SortLinkList *sortList = NULL;
    SWTMR_CTRL_S *swtmr = NULL;
    SwtmrHandlerItemPtr swtmrHandler = NULL;
    LOS_DL_LIST *listObject = NULL;
    SortLinkAttribute* swtmrSortLink = &OsPercpuGet()->swtmrSortLink;//拿到当前CPU的定时器链表

    swtmrSortLink->cursor = (swtmrSortLink->cursor + 1) & OS_TSK_SORTLINK_MASK;
    listObject = swtmrSortLink->sortLink + swtmrSortLink->cursor;
 //由于swtmr是在特定的sortlink中，所以需要很小心的处理它,但其他CPU Core仍然有机会处理它，比如停止计时器
    /*
     * it needs to be carefully coped with, since the swtmr is in specific sortlink
     * while other cores still has the chance to process it, like stop the timer.
     */
    LOS_SpinLock(&g_swtmrSpin);

    if (LOS_ListEmpty(listObject)) {
        LOS_SpinUnlock(&g_swtmrSpin);
        return;
    }
    sortList = LOS_DL_LIST_ENTRY(listObject->pstNext, SortLinkList, sortLinkNode);
    ROLLNUM_DEC(sortList->idxRollNum);

    while (ROLLNUM(sortList->idxRollNum) == 0) {
        sortList = LOS_DL_LIST_ENTRY(listObject->pstNext, SortLinkList, sortLinkNode);
        LOS_ListDelete(&sortList->sortLinkNode);
        swtmr = LOS_DL_LIST_ENTRY(sortList, SWTMR_CTRL_S, stSortList);

        swtmrHandler = (SwtmrHandlerItemPtr)LOS_MemboxAlloc(g_swtmrHandlerPool);//取出一个可用的软时钟处理项
        if (swtmrHandler != NULL) {
            swtmrHandler->handler = swtmr->pfnHandler;
            swtmrHandler->arg = swtmr->uwArg;

            if (LOS_QueueWrite(OsPercpuGet()->swtmrHandlerQueue, swtmrHandler, sizeof(CHAR *), LOS_NO_WAIT)) {
                (VOID)LOS_MemboxFree(g_swtmrHandlerPool, swtmrHandler);
            }
        }

        if (swtmr->ucMode == LOS_SWTMR_MODE_ONCE) {
            OsSwtmrDelete(swtmr);

            if (swtmr->usTimerID < (OS_SWTMR_MAX_TIMERID - LOSCFG_BASE_CORE_SWTMR_LIMIT)) {
                swtmr->usTimerID += LOSCFG_BASE_CORE_SWTMR_LIMIT;
            } else {
                swtmr->usTimerID %= LOSCFG_BASE_CORE_SWTMR_LIMIT;
            }
        } else if (swtmr->ucMode == LOS_SWTMR_MODE_NO_SELFDELETE) {
            swtmr->ucState = OS_SWTMR_STATUS_CREATED;
        } else {
            swtmr->ucOverrun++;
            OsSwtmrStart(swtmr);
        }

        if (LOS_ListEmpty(listObject)) {
            break;
        }

        sortList = LOS_DL_LIST_ENTRY(listObject->pstNext, SortLinkList, sortLinkNode);
    }

    LOS_SpinUnlock(&g_swtmrSpin);
}

最后看调度算法的实现

//调度算法的实现
VOID OsSchedResched(VOID)
{
    LosTaskCB *runTask = NULL;
    LosTaskCB *newTask = NULL;
    LosProcessCB *runProcess = NULL;
    LosProcessCB *newProcess = NULL;
    LOS_ASSERT(LOS_SpinHeld(&g_taskSpin));//必须持有任务自旋锁,自旋锁是不是进程层面去抢锁,而是CPU各自核之间去争夺锁

    if (!OsPreemptableInSched()) {//是否置了重新调度标识位
        return;
    }
    runTask = OsCurrTaskGet();//获取当前任务
    newTask = OsGetTopTask();//获取优先级最最最高的任务
    /* always be able to get one task */
    LOS_ASSERT(newTask != NULL);//不能没有需调度的任务
    if (runTask == newTask) {//当前任务就是最高任务,那还调度个啥的,直接退出.
        return;
    }
    runTask->taskStatus &= ~OS_TASK_STATUS_RUNNING;//当前任务状态位置成不在运行状态
    newTask->taskStatus |= OS_TASK_STATUS_RUNNING;//最高任务状态位置成在运行状态
    runProcess = OS_PCB_FROM_PID(runTask->processID);//通过进程ID索引拿到进程实体
    newProcess = OS_PCB_FROM_PID(newTask->processID);//同上
    OsSchedSwitchProcess(runProcess, newProcess);//切换进程,里面主要涉及进程空间的切换,也就是MMU的上下文切换.
#if (LOSCFG_KERNEL_SMP == YES)//CPU多核的情况
    /* mask new running task's owner processor */
    runTask->currCpu = OS_TASK_INVALID_CPUID;//当前任务不占用CPU
    newTask->currCpu = ArchCurrCpuid();//让新任务占用CPU
#endif
    (VOID)OsTaskSwitchCheck(runTask, newTask);//切换task的检查
#if (LOSCFG_KERNEL_SCHED_STATISTICS == YES)
    OsSchedStatistics(runTask, newTask);
#endif
    if ((newTask->timeSlice == 0) && (newTask->policy == LOS_SCHED_RR)) {//没有时间片且是抢占式调度的方式,注意 非抢占式都不需要时间片的.
        newTask->timeSlice = LOSCFG_BASE_CORE_TIMESLICE_TIMEOUT;//给新任务时间片 默认 20ms
    }
    OsCurrTaskSet((VOID*)newTask);//设置新的task为CPU核的当前任务
    if (OsProcessIsUserMode(newProcess)) {//用户模式下会怎么样?
        OsCurrUserTaskSet(newTask->userArea);//设置task栈空间
    }
    /* do the task context switch */
    OsTaskSchedule(newTask, runTask);//切换任务上下文,注意OsTaskSchedule是一个汇编函数 见于 los_dispatch.s
}

百篇博客分析.深挖内核地基

  • 给鸿蒙内核源码加注释过程中，整理出以下文章。内容立足源码，常以生活场景打比方尽可能多的将内核知识点置入某种场景，具有画面感，容易理解记忆。说别人能听得懂的话很重要! 百篇博客绝不是百度教条式的在说一堆诘屈聱牙的概念，那没什么意思。更希望让内核变得栩栩如生，倍感亲切.确实有难度，自不量力，但已经出发，回头已是不可能的了。　😛
  • 与代码有bug需不断debug一样，文章和注解内容会存在不少错漏之处，请多包涵，但会反复修正，持续更新，v**.xx 代表文章序号和修改的次数，精雕细琢，言简意赅，力求打造精品内容。

按功能模块:

百万汉字注解.精读内核源码

四大码仓同步注解内核源码 | Gitee仓 >> https://gitee.com/weharmony/kernel_liteos_a_note

image

鸿蒙研究站( weharmonyos ) | 每天死磕一点点，原创不易，欢迎转载，请注明出处。若能支持点赞则更佳，感谢每一份支持。

©著作权归作者所有,转载或内容合作请联系作者
  • 人面猴
    序言：七十年代末，一起剥皮案震惊了整个滨河市，随后出现的几起案子，更是在滨河造成了极大的恐慌，老刑警刘岩，带你破解...
    沈念sama阅读 216,470评论 6赞 501
  • 死咒
    序言：滨河连续发生了三起死亡事件，死亡现场离奇诡异，居然都是意外死亡，警方通过查阅死者的电脑和手机，发现死者居然都...
    沈念sama阅读 92,393评论 3赞 392
  • 救了他两次的神仙让他今天三更去死
    文/潘晓璐 我一进店门，熙熙楼的掌柜王于贵愁眉苦脸地迎上来，“玉大人，你说我怎么就摊上这事。” “怎么了？”我有些...
    开封第一讲书人阅读 162,577评论 0赞 353
  • 道士缉凶录：失踪的卖姜人
    文/不坏的土叔 我叫张陵，是天一观的道长。 经常有香客问我，道长，这世上最难降的妖魔是什么？ 我笑而不...
    开封第一讲书人阅读 58,176评论 1赞 292
  • 港岛之恋（遗憾婚礼）
    正文 为了忘掉前任，我火速办了婚礼，结果婚礼上，老公的妹妹穿的比我还像新娘。我一直安慰自己，他们只是感情好，可当我...
    茶点故事阅读 67,189评论 6赞 388
  • 恶毒庶女顶嫁案：这布局不是一般人想出来的
    文/花漫 我一把揭开白布。 她就那样静静地躺着，像睡着了一般。 火红的嫁衣衬着肌肤如雪。 梳的纹丝不乱的头发上，一...
    开封第一讲书人阅读 51,155评论 1赞 299
  • 城市分裂传说
    那天，我揣着相机与录音，去河边找鬼。 笑死，一个胖子当着我的面吹牛，可吹牛的内容都是我干的。 我是一名探鬼主播，决...
    沈念sama阅读 40,041评论 3赞 418
  • 双鸳鸯连环套：你想象不到人心有多黑
    文/苍兰香墨 我猛地睁开眼，长吁一口气：“原来是场噩梦啊……” “哼！你这毒妇竟也来了？” 一声冷哼从身侧响起，我...
    开封第一讲书人阅读 38,903评论 0赞 274
  • 万荣杀人案实录
    序言：老挝万荣一对情侣失踪，失踪者是张志新（化名）和其女友刘颖，没想到半个月后，有当地人在树林里发现了一具尸体，经...
    沈念sama阅读 45,319评论 1赞 310
  • 护林员之死
    正文 独居荒郊野岭守林人离奇死亡，尸身上长有42处带血的脓包…… 初始之章·张勋 以下内容为张勋视角 年9月15日...
    茶点故事阅读 37,539评论 2赞 332
  • 白月光启示录
    正文 我和宋清朗相恋三年，在试婚纱的时候发现自己被绿了。 大学时的朋友给我发了我未婚夫和他白月光在一起吃饭的照片。...
    茶点故事阅读 39,703评论 1赞 348
  • 活死人
    序言：一个原本活蹦乱跳的男人离奇死亡，死状恐怖，灵堂内的尸体忽然破棺而出，到底是诈尸还是另有隐情，我是刑警宁泽，带...
    沈念sama阅读 35,417评论 5赞 343
  • 日本核电站爆炸内幕
    正文 年R本政府宣布，位于F岛的核电站，受9级特大地震影响，放射性物质发生泄漏。R本人自食恶果不足惜，却给世界环境...
    茶点故事阅读 41,013评论 3赞 325
  • 男人毒药：我在死后第九天来索命
    文/蒙蒙 一、第九天 我趴在偏房一处隐蔽的房顶上张望。 院中可真热闹，春花似锦、人声如沸。这庄子的主人今日做“春日...
    开封第一讲书人阅读 31,664评论 0赞 22
  • 一桩弑父案，背后竟有这般阴谋
    文/苍兰香墨 我抬头看了看天上的太阳。三九已至，却和暖如春，着一层夹袄步出监牢的瞬间，已是汗流浃背。 一阵脚步声响...
    开封第一讲书人阅读 32,818评论 1赞 269
  • 情欲美人皮
    我被黑心中介骗来泰国打工， 没想到刚下飞机就差点儿被人妖公主榨干…… 1. 我叫王不留，地道东北人。 一个月前我还...
    沈念sama阅读 47,711评论 2赞 368
  • 代替公主和亲
    正文 我出身青楼，却偏偏与公主长得像，于是被迫代替她去往敌国和亲。 传闻我的和亲对象是个残疾皇子，可洞房花烛夜当晚...
    茶点故事阅读 44,601评论 2赞 353

推荐阅读更多精彩内容