SylixOS線程調度淺析

1. 概念

   在SylixOS中，在就緒線程和運行線程之間還存在候選運行線程。線程就緒後會被放置到就緒表中，而最需要運行（優先級最高）的線程會被放置到候選表，正常情況下CPU當前任務結束後，會運行候選表裏的線程。

2. 就緒表

   就緒表存放了SylixOS中除了"候選表中的線程"外，所有就緒沒運行的線程。

3. 候選表

   每一個CPU的結構體裏面都有一個候選運行表，每一個候選表裏最多有一個候選運行線程。候選運行表結構如程序清單 11所示。

   程序清單 11候選運行表結構

   /*********************************************************************************************************
     候選運行表結構
   *********************************************************************************************************/
   #ifdef __SYLIXOS_KERNEL
   
   typedef struct {
       volatile PLW_CLASS_TCB  CAND_ptcbCand;                              /*  候選運行線程                */
       volatile BOOL           CAND_bNeedRotate;                           /*  可能產生了優先級卷繞        */
   } LW_CLASS_CAND;
   typedef LW_CLASS_CAND      *PLW_CLASS_CAND;

4. 優先級卷繞

   如圖 11所示，優先級卷繞是CPU結構體裏面的候選表裏的標誌位CAND_bNeedRotate。

   圖 11候選運行表基本操作

5. 優先級卷繞的產生

   當候選表不爲空時，有一個優先級高於"候選表中線程"的線程就緒時，會產生優先級卷繞並將CPU的優先級卷繞標誌位設置爲1。具體流程如圖 12所示。

   圖 12優先級卷繞產生的流程

    

6. 線程調度

   系統主要在退出內核和退出中斷時嘗試進行線程調度。嘗試進行線程調度的主要函數有：__kernelExit函數、__kernelExitIrq函數、__kernelSched函數和__kernelSchedInt函數。這裏以__kernelExit函數爲例介紹線程調度。

7. 線程調度流程

   SylixOS線程調度流程如圖 21所示。

   圖 21線程調度流程

8. 嘗試調度

   嘗試調度，檢查當前執行線程能否調度。（中斷中或者在內核中執行, 不允許調度；當前線程就緒且被鎖定, 不允許調度。）如程序清單 21所示。

   1. 如果當前執行線程不能調度，繼續運行當前線程，不產生調度。

   2. 如果當前執行線程能調度，繼續判斷是否產生了優先級卷繞。

   程序清單 21 _SchedGetCand函數 

   PLW_CLASS_TCB  _SchedGetCand (PLW_CLASS_CPU  pcpuCur, ULONG  ulCurMaxLock)
   {
       if (!__COULD_SCHED(pcpuCur, ulCurMaxLock)) {                        /*  當前執行線程不能調度        */
           return  (pcpuCur->CPU_ptcbTCBCur);
           
       } else {                                                            /*  可以執行線程切換            */
           if (LW_CAND_ROT(pcpuCur)) {                                     /*  判斷是否產生優先級卷繞      */
               _CandTableUpdate(pcpuCur);
           }
           return  (LW_CAND_TCB(pcpuCur));
       }
   }
   

   
   

9. 優先級卷繞處理

   優先級卷繞的處理，如程序清單 22所示。

   第一步，如果產生了優先級卷繞，判斷候選表是否爲空。

   第二步，如果候選表不爲空，判斷就緒線程是否存在更加需要運行的線程。

   第三步，如果存在更加需要運行的線程，清空候選表（被清空的線程，會被插到對應就緒表的頭部，下次優先調用），重新選擇一個更需要運行的線程放入候選表，進行線程上下文切換，執行候選表中線程。

   程序清單 22優先級就卷繞處理函數

   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 必須爲激活狀態          */
           return;
       }
       
       ptcbCand = LW_CAND_TCB(pcpu);
       if (ptcbCand == LW_NULL) {                                          /*  當前沒有候選線程            */
           _CandTableFill(pcpu);
           goto    __update_done;
       }
       
       ppcbbmap = _SchedSeekPriority(pcpu, &ucPriority);                   /*  當前就緒表中最高優先級      */
       if (ppcbbmap == LW_NULL) {
           LW_CAND_ROT(pcpu) = LW_FALSE;                                   /*  清除優先級卷繞標誌          */
           return;
       }
       
       if (ptcbCand->TCB_usSchedCounter == 0) {                            /*  已經沒有時間片了            */
           if (LW_PRIO_IS_HIGH_OR_EQU(ucPriority, 
                                      ptcbCand->TCB_ucPriority)) {         /*  是否需要輪轉                */
               bNeedRotate = LW_TRUE;
           }
       } else {
           if (LW_PRIO_IS_HIGH(ucPriority, 
                               ptcbCand->TCB_ucPriority)) {
               bNeedRotate = LW_TRUE;
           }
       }
       
       if (bNeedRotate) {                                                  /*  存在更需要運行的線程        */
           _CandTableEmpty(pcpu);                                          /*  清空候選表                  */
           _CandTableResel(pcpu, ppcbbmap, ucPriority);                    /*  重新選擇任務執行            */
       }
       
   __update_done:
       LW_CAND_ROT(pcpu) = LW_FALSE;                                       /*  清除優先級卷繞標誌          */