鸿蒙轻内核A核源码分析系列八(1) 事件Event 原创 精华

发布于 2022-4-10 16:47
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鸿蒙轻内核A核源码分析系列八(1) 事件Event

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本文继续分析OpenHarmony LiteOS-A内核的源代码,接下来会分析IPC事件Event。事件(Event)是一种任务间通信的机制,可用于任务间的同步。多任务环境下,任务之间往往需要同步操作,一个等待即是一个同步。事件可以提供一对多、多对多的同步操作。本文通过分析鸿蒙轻内核事件模块的源码,深入掌握事件的使用。本文中所涉及的源码,以OpenHarmony LiteOS-A内核为例,均可以在开源站点https://gitee.com/openharmony/kernel_liteos_a 获取。如果涉及开发板,则默认以hispark_taurus为例。

接下来,我们看下事件的结构体,事件初始化,事件常用操作的源代码。

1、事件结构体定义和常用宏定义

Event模块涉及2个头文件,分别是kernel\include\los_event.h、kernel\base\include\los_event_pri.h,前者定义了对外的解结构体、宏定义和接口;后者声明Event模块内部使用的函数接口。

1.1 事件结构体定义

在文件kernel\include\los_event.h定义的事件控制块结构体为EVENT_CB_S,结构体源代码如下,结构体成员的解释见注释部分。

typedef struct tagEvent {
    UINT32 uwEventID;        /**< 事件ID,每一位标识一种事件类型 */
    LOS_DL_LIST stEventList; /**< 读取事件的任务链表 */
} EVENT_CB_S, *PEVENT_CB_S;

1.2 事件常用宏定义

在读事件时,可以选择读取模式。读取模式由如下几个宏定义:

  • 所有事件(LOS_WAITMODE_AND):

    逻辑与,基于接口传入的事件类型掩码eventMask,只有这些事件都已经发生才能读取成功,否则该任务将阻塞等待或者返回错误码。

  • 任一事件(LOS_WAITMODE_OR):

    逻辑或,基于接口传入的事件类型掩码eventMask,只要这些事件中有任一种事件发生就可以读取成功,否则该任务将阻塞等待或者返回错误码。

  • 清除事件(LOS_WAITMODE_CLR):

    这是一种附加读取模式,需要与所有事件模式或任一事件模式结合使用(LOS_WAITMODE_AND | LOS_WAITMODE_CLRLOS_WAITMODE_OR | LOS_WAITMODE_CLR)。在这种模式下,当设置的所有事件模式或任一事件模式读取成功后,会自动清除事件控制块中对应的事件类型位。

kernel\include\los_event.h可以看到这些宏定义的数值。

   #define LOS_WAITMODE_AND                   4U

   #define LOS_WAITMODE_OR                    2U

   #define LOS_WAITMODE_CLR                   1U

3、事件常用操作

在源代码文件kernel\base\ipc\los_event.c中实现事件的对外函数。

3.1 初始化事件

在使用事件前,必须使用函数UINT32 LOS_EventInit(PEVENT_CB_S eventCB)来初始化事件,需要的参数是结构体指针变量PEVENT_CB_S eventCB。分析下代码,⑴处表示传入的参数不能为空,否则返回错误码。⑵处把事件编码.uwEventID初始化为0,然后初始化双向循环链表.stEventList,用于挂载读取事件的任务。和M核的Event模块的初始化事件相比,增加了开关中断LOS_IntLock()、LOS_IntRestore(intSave)。

LITE_OS_SEC_TEXT_INIT UINT32 LOS_EventInit(PEVENT_CB_S eventCB)
{
    UINT32 intSave;

⑴  if (eventCB == NULL) {
        return LOS_ERRNO_EVENT_PTR_NULL;
    }

    intSave = LOS_IntLock();
⑵  eventCB->uwEventID = 0;
    LOS_ListInit(&eventCB->stEventList);
    LOS_IntRestore(intSave);
    OsHookCall(LOS_HOOK_TYPE_EVENT_INIT, eventCB);
    return LOS_OK;
}

3.2 校验事件掩码

我们可以使用函数UINT32 LOS_EventPoll(UINT32 *eventId, UINT32 eventMask, UINT32 mode)来校验事件掩码,需要的参数为事件结构体的事件编码eventId、用户传入的待校验的事件掩码eventMask及读取模式mode,返回用户传入的事件是否发生: 返回值为0时,表示用户预期的事件没有发生,否则表示用户期望的事件发生。

我们看下源码,函数LOS_EventPoll先后调用了函数OsEventParamCheck和OsEventPoll。我们先看下函数OsEventParamCheck,如何对参数进行校验。⑴处先检查传入参数的合法性,事件编码不能为空,事件掩码不能等于0、不能为保留的第25比特位。然后执行⑵,对事件模式进行校验。

继续执行函数OsEventPoll中的代码,⑶处代码开始对事件进行校验。如果是任一事件读取模式,接下来的判断不等于表示至少有一个事件发生了,返回值ret就表示哪些事件发生了。否则,如果是所有事情读取模式,当逻辑与运算*eventId & eventMask还等于eventMask时,表示期望的事件全部发生了,返回值ret就表示哪些事件发生了。⑷处当ret不为0,期望的事件发生,并且是清除事件读取模式时,需要把已经发生的事情进行清除。看来,这个函数不仅仅是查询事件有没有发生,还会有更新事件编码的动作。

和M核的Event模块的初始化事件相比,所有的代码都在函数内,A核增加了单独的内部函数用于参数校验和事件校验。

LITE_OS_SEC_TEXT STATIC UINT32 OsEventParamCheck(const VOID *ptr, UINT32 eventMask, UINT32 mode)
{
⑴  if (ptr == NULL) {
        return LOS_ERRNO_EVENT_PTR_NULL;
    }

    if (eventMask == 0) {
        return LOS_ERRNO_EVENT_EVENTMASK_INVALID;
    }

    if (eventMask & LOS_ERRTYPE_ERROR) {
        return LOS_ERRNO_EVENT_SETBIT_INVALID;
    }

⑵  if (((mode & LOS_WAITMODE_OR) && (mode & LOS_WAITMODE_AND)) ||
        (mode & ~(LOS_WAITMODE_OR | LOS_WAITMODE_AND | LOS_WAITMODE_CLR)) ||
        !(mode & (LOS_WAITMODE_OR | LOS_WAITMODE_AND))) {
        return LOS_ERRNO_EVENT_FLAGS_INVALID;
    }
    return LOS_OK;
}

LITE_OS_SEC_TEXT UINT32 OsEventPoll(UINT32 *eventID, UINT32 eventMask, UINT32 mode)
{
    UINT32 ret = 0;

    LOS_ASSERT(OsIntLocked());
    LOS_ASSERT(LOS_SpinHeld(&g_taskSpin));

⑶  if (mode & LOS_WAITMODE_OR) {
        if ((*eventID & eventMask) != 0) {
            ret = *eventID & eventMask;
        }
    } else {
        if ((eventMask != 0) && (eventMask == (*eventID & eventMask))) {
            ret = *eventID & eventMask;
        }
    }

⑷  if (ret && (mode & LOS_WAITMODE_CLR)) {
        *eventID = *eventID & ~ret;
    }

    return ret;
}

LITE_OS_SEC_TEXT UINT32 LOS_EventPoll(UINT32 *eventID, UINT32 eventMask, UINT32 mode)
{
    UINT32 ret;
    UINT32 intSave;

    ret = OsEventParamCheck((VOID *)eventID, eventMask, mode);
    if (ret != LOS_OK) {
        return ret;
    }

    SCHEDULER_LOCK(intSave);
    ret = OsEventPoll(eventID, eventMask, mode);
    SCHEDULER_UNLOCK(intSave);
    return ret;
}

3.3 读/写事件

3.3.1 读取指定事件类型

我们可以使用函数LOS_EventRead()来读取事件,需要4个参数。eventCB是初始化好的事件结构体,eventMask表示需要读取的事件掩码,mode是上文说明过的读取模式,timeout是读取超时,单位是Tick。函数返回0时,表示期望的事件没有发生,读取事件失败,进入阻塞。返回非0时表示期望的事件发生了,成功读取事件。下面我们分析下函数的源码来看看如何读取事件的。

编程规范要求,一个函数不能超过50行。函数LOS_EventRead()拆分了几个内部函数来分别实现子功能,LOS_EventRead调用OsEventRead,OsEventRead又先后调用OsEventReadCheck、OsEventReadImp,先进行检查,然后实现事件读取。

先看读事件前如何检查的函数OsEventReadCheck。⑴处调用函数OsEventParamCheck()进行基础的校验,比如第25位保留不能使用,事件掩码eventMask不能为零,读取模式组合是否合法。⑵处表示不能中断中读取事件,接着判断下当前任务是否为系统任务,不能在系统任务中读取事件。如果是系统任务,会返回错误码。

然后再看读事件实现函数OsEventReadImp。⑶处调用校验函数OsEventPoll()检查事件eventMask是否发生。如果事件发生ret不为0,成功读取直接返回。ret为0,事件没有发生时,执行⑷,如果超时时间timeout为0,调用者不能等待时,直接返回。⑸如果锁任务调度时,不能读取事件,返回错误码。

⑹更新当前任务的阻塞的事件掩码.eventMask和事件读取模式.eventMode。执行⑺调用函数OsTaskWaitSetPendMask更改当前任务的状态为阻塞状态,挂载到事件的任务阻塞链表上。如果timeout不是永久等待,还会把任务设置为OS_TASK_STATUS_PEND_TIME状态并设置等待时间。⑻处触发任务调度等待事件,后续的程序代码行需要等到读取到事件才会继续执行。⑼如果等待时间超时,事件还不可读,本任务读取不到指定的事件时,返回错误码。如果可以读取到指定的事件时,执行⑽,检查事件eventMask是否发生,然后返回结果值。

LITE_OS_SEC_TEXT STATIC UINT32 OsEventReadCheck(const PEVENT_CB_S eventCB, UINT32 eventMask, UINT32 mode)
{
    UINT32 ret;
    LosTaskCB *runTask = NULL;
⑴  ret = OsEventParamCheck(eventCB, eventMask, mode);
    if (ret != LOS_OK) {
        return ret;
    }

⑵  if (OS_INT_ACTIVE) {
        return LOS_ERRNO_EVENT_READ_IN_INTERRUPT;
    }

    runTask = OsCurrTaskGet();
    if (runTask->taskStatus & OS_TASK_FLAG_SYSTEM_TASK) {
        OsBackTrace();
        return LOS_ERRNO_EVENT_READ_IN_SYSTEM_TASK;
    }
    return LOS_OK;
}

LITE_OS_SEC_TEXT STATIC UINT32 OsEventReadImp(PEVENT_CB_S eventCB, UINT32 eventMask, UINT32 mode,
                                              UINT32 timeout, BOOL once)
{
    UINT32 ret = 0;
    LosTaskCB *runTask = OsCurrTaskGet();
    OsHookCall(LOS_HOOK_TYPE_EVENT_READ, eventCB, eventMask, mode, timeout);

    if (once == FALSE) {
⑶      ret = OsEventPoll(&eventCB->uwEventID, eventMask, mode);
    }

    if (ret == 0) {
⑷      if (timeout == 0) {
            return ret;
        }

⑸      if (!OsPreemptableInSched()) {
            return LOS_ERRNO_EVENT_READ_IN_LOCK;
        }

⑹      runTask->eventMask = eventMask;
        runTask->eventMode = mode;
        runTask->taskEvent = eventCB;
⑺      OsTaskWaitSetPendMask(OS_TASK_WAIT_EVENT, eventMask, timeout);
⑻      ret = runTask->ops->wait(runTask, &eventCB->stEventList, timeout);
⑼      if (ret == LOS_ERRNO_TSK_TIMEOUT) {
            return LOS_ERRNO_EVENT_READ_TIMEOUT;
        }

⑽      ret = OsEventPoll(&eventCB->uwEventID, eventMask, mode);
    }
    return ret;
}

LITE_OS_SEC_TEXT STATIC UINT32 OsEventRead(PEVENT_CB_S eventCB, UINT32 eventMask, UINT32 mode, UINT32 timeout,
                                           BOOL once)
{
    UINT32 ret;
    UINT32 intSave;

    ret = OsEventReadCheck(eventCB, eventMask, mode);
    if (ret != LOS_OK) {
        return ret;
    }

    SCHEDULER_LOCK(intSave);
    ret = OsEventReadImp(eventCB, eventMask, mode, timeout, once);
    SCHEDULER_UNLOCK(intSave);
    return ret;
}

LITE_OS_SEC_TEXT UINT32 LOS_EventRead(PEVENT_CB_S eventCB, UINT32 eventMask, UINT32 mode, UINT32 timeout)
{
    return OsEventRead(eventCB, eventMask, mode, timeout, FALSE);
}

3.3.2 写入指定的事件类型

我们可以使用函数UINT32 LOS_EventWrite(PEVENT_CB_S eventCB, UINT32 events)来写入指定的事件类型。LOS_EventWrite函数调用一系列内部函数OsEventWrite–>OsEventWriteUnsafe–>OsEventResume–>OsEventResume。

我们先看下函数OsEventResume,函数名字为啥是resume?感觉应该是consume。该函数用于处理写入事件后,阻塞的任务如何读取、消费事件。⑴处分不同的读取模式判断事件是否符合任务resumedTask读取事件的要求,如果满足读取事件,则设置退出标记exitFlag,然后执行⑵更改任务状态并放入就绪队列等待唤醒。函数OsEventWriteUnsafe实现事件写入,⑶处代码把事件结构体的事件掩码和要写入的事件类型events进行逻辑或计算,来完成事件的写入。⑷如果等待事件的任务链表不为空,需要处理写入事件后是否有任务能读取到相应的事件。⑸处for循环依次遍历事件阻塞链表上的任务,⑹获取下一个任务nextTask。然后调用上文分析过的函数OsEventResume用于阻塞的任务读取事件。⑺如果有任务读取到事件,设置输出参数为1,用于标记是否需要触发任务调度。在函数OsEventWrite中,⑻处当标记需要触发任务调度时,会主动触发任务调度。

LITE_OS_SEC_TEXT STATIC UINT8 OsEventResume(LosTaskCB *resumedTask, const PEVENT_CB_S eventCB, UINT32 events)
{
    UINT8 exitFlag = 0;

⑴  if (((resumedTask->eventMode & LOS_WAITMODE_OR) && ((resumedTask->eventMask & events) != 0)) ||
        ((resumedTask->eventMode & LOS_WAITMODE_AND) &&
        ((resumedTask->eventMask & eventCB->uwEventID) == resumedTask->eventMask))) {
        exitFlag = 1;

⑵      resumedTask->taskEvent = NULL;
        OsTaskWakeClearPendMask(resumedTask);
        resumedTask->ops->wake(resumedTask);
    }

    return exitFlag;
}

LITE_OS_SEC_TEXT VOID OsEventWriteUnsafe(PEVENT_CB_S eventCB, UINT32 events, BOOL once, UINT8 *exitFlag)
{
    LosTaskCB *resumedTask = NULL;
    LosTaskCB *nextTask = NULL;
    BOOL schedFlag = FALSE;
    OsHookCall(LOS_HOOK_TYPE_EVENT_WRITE, eventCB, events);
⑶  eventCB->uwEventID |= events;
⑷  if (!LOS_ListEmpty(&eventCB->stEventList)) {
⑸      for (resumedTask = LOS_DL_LIST_ENTRY((&eventCB->stEventList)->pstNext, LosTaskCB, pendList);
             &resumedTask->pendList != &eventCB->stEventList;) {
⑹          nextTask = LOS_DL_LIST_ENTRY(resumedTask->pendList.pstNext, LosTaskCB, pendList);
            if (OsEventResume(resumedTask, eventCB, events)) {
                schedFlag = TRUE;
            }
            if (once == TRUE) {
                break;
            }
            resumedTask = nextTask;
        }
    }

⑺  if ((exitFlag != NULL) && (schedFlag == TRUE)) {
        *exitFlag = 1;
    }
}

LITE_OS_SEC_TEXT STATIC UINT32 OsEventWrite(PEVENT_CB_S eventCB, UINT32 events, BOOL once)
{
    UINT32 intSave;
    UINT8 exitFlag = 0;

    if (eventCB == NULL) {
        return LOS_ERRNO_EVENT_PTR_NULL;
    }

    if (events & LOS_ERRTYPE_ERROR) {
        return LOS_ERRNO_EVENT_SETBIT_INVALID;
    }

    SCHEDULER_LOCK(intSave);
    OsEventWriteUnsafe(eventCB, events, once, &exitFlag);
    SCHEDULER_UNLOCK(intSave);

    if (exitFlag == 1) {
⑻      LOS_MpSchedule(OS_MP_CPU_ALL);
        LOS_Schedule();
    }
    return LOS_OK;
}

LITE_OS_SEC_TEXT UINT32 LOS_EventWrite(PEVENT_CB_S eventCB, UINT32 events)
{
    return OsEventWrite(eventCB, events, FALSE);
}

3.4 清除事件

我们可以使用函数UINT32 LOS_EventClear(PEVENT_CB_S eventCB, UINT32 eventMask)来清除指定的事件类型,下面通过分析源码看看如何清除事件类型的。

函数参数为事件结构体eventCB和要清除的事件类型eventMask。清除事件时首先会进行结构体参数是否为空的校验,这些比较简单。⑴处把事件结构体的事件掩码和要清除的事件类型eventMask进行逻辑与计算,来完成事件的清理。

LITE_OS_SEC_TEXT_MINOR UINT32 LOS_EventClear(PEVENT_CB_S eventCB, UINT32 eventMask)
{
    UINT32 intSave;

    if (eventCB == NULL) {
        return LOS_ERRNO_EVENT_PTR_NULL;
    }
    OsHookCall(LOS_HOOK_TYPE_EVENT_CLEAR, eventCB, eventMask);
    SCHEDULER_LOCK(intSave);
⑴  eventCB->uwEventID &= eventMask;
    SCHEDULER_UNLOCK(intSave);

    return LOS_OK;
}

3.5 销毁事件

我们可以使用函数UINT32 LOS_EventDestroy(PEVENT_CB_S eventCB)来销毁指定的事件控制块,下面通过分析源码看看如何销毁事件的。

函数参数为事件结构体,销毁事件时首先会进行结构体参数是否为空的校验,这些比较简单。⑴处如果事件的任务阻塞链表不为空,则不能销毁事件。⑵把事件结构体的读取事件的任务链表stEventList设置为空,完成事件的销毁。

LITE_OS_SEC_TEXT_INIT UINT32 LOS_EventDestroy(PEVENT_CB_S eventCB)
{
    UINT32 intSave;

    if (eventCB == NULL) {
        return LOS_ERRNO_EVENT_PTR_NULL;
    }

⑴  SCHEDULER_LOCK(intSave);
    if (!LOS_ListEmpty(&eventCB->stEventList)) {
        SCHEDULER_UNLOCK(intSave);
        return LOS_ERRNO_EVENT_SHOULD_NOT_DESTROY;
    }

    eventCB->uwEventID = 0;
⑵  LOS_ListDelInit(&eventCB->stEventList);
    SCHEDULER_UNLOCK(intSave);
    OsHookCall(LOS_HOOK_TYPE_EVENT_DESTROY, eventCB);
    return LOS_OK;
}



小结

本文带领大家一起剖析了鸿蒙轻内核的事件模块的源代码,包含事件的结构体、事件初始化、事件创建删除、申请释放等。因为时间关系,仓促写作,或能力限制,若有失误之处,请各位读者多多指正。感谢阅读,有什么问题,请留言。

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