鸿蒙轻内核M核源码分析系列六 任务及任务调度(2)任务模块 原创 精华

发布于 2021-5-10 08:38
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鸿蒙轻内核M核源码分析系列七 任务及任务调度(2)任务模块

任务是操作系统一个重要的概念,是竞争系统资源的最小运行单元。任务可以使用或等待CPU、使用内存空间等系统资源,并独立于其它任务运行。鸿蒙轻内核的任务模块可以给用户提供多个任务,实现任务间的切换,帮助用户管理业务程序流程。本文我们来一起学习下任务模块的源代码,所涉及的源码,以OpenHarmony LiteOS-M内核为例,均可以在开源站点https://gitee.com/openharmony/kernel_liteos_m 获取。

接下来,我们看下任务模块的结构体,任务初始化,任务常用操作的源代码。

1、任务模块的结构体定义

在文件kernel\include\los_task.h定义的任务控制块结构体LosTaskCB,源代码如下,结构体成员的解释见注释部分。

typedef struct {
    VOID                        *stackPointer;            /* 任务栈指针 */
    UINT16                      taskStatus;               /* 任务状态 */
    UINT16                      priority;                 /* 任务优先级 */
    INT32                       timeSlice;                /* 剩余的时间片 */
    UINT32                      waitTimes;
    SortLinkList                sortList;                 /* 任务超时排序链表节点 */
    UINT64                      startTime;
    UINT32                      stackSize;                /* 任务栈大小 */
    UINT32                      topOfStack;               /* 栈顶指针 */
    UINT32                      taskID;                   /* 任务编号Id */
    TSK_ENTRY_FUNC              taskEntry;                /* 任务入口函数 */
    VOID                        *taskSem;                 /* 任务持有的信号量 */
    VOID                        *taskMux;                 /* 导致任务阻塞的互斥锁 */
    UINT32                      arg;                      /* 任务入口函数的参数 */
    CHAR                        *taskName;                /* 任务名称 */
    LOS_DL_LIST                 pendList;                 /* 就绪队列等链表节点 */
    LOS_DL_LIST                 timerList;                /* 任务超时排序链表节点 */
    EVENT_CB_S                  event;
    UINT32                      eventMask;                /* 事件掩码 */
    UINT32                      eventMode;                /* 事件模式 */
    VOID                        *msg;                     /* 分给给队列的内存*/
    INT32                       errorNo;
} LosTaskCB;

另外一个比较重要的结构体是TSK_INIT_PARAM_S,创建任务时,需要指定任务初始化的参数。源代码如下,结构体成员的解释见注释部分。

typedef struct tagTskInitParam {
    TSK_ENTRY_FUNC       pfnTaskEntry;              /** 任务入口函数 */
    UINT16               usTaskPrio;                /** 任务参数  */
    UINT32               uwStackSize;               /** 任务栈大小 */
    CHAR                 *pcName;                   /** 任务名称  */
    UINT32               uwResved;                  /** 保留  */
} TSK_INIT_PARAM_S;

2、任务模块初始化

在系统启动时,在kernel\src\los_init.c中调用OsTaskInit()进行任务模块初始化,还会调用OsIdleTaskCreate()创建空闲任务。

2.1 任务模块初始化

函数OsTaskInit()定义在kernel\src\los_task.c,我们分析下这个函数的执行过程。

⑴处代码根据开发板配置的最大任务数g_taskMaxNum,计算需要申请的内存大小size,为任务控制块TCB数组(也叫作任务池)g_taskCBArray申请内存。为什么比最大任务数多申请一个呢?在删除任务时会使用。下文分析删除任务的源码时再详细讲解其用意。⑵处代码初始化双向链表g_losFreeTask用作空闲的任务链表、g_taskRecyleList可以回收的任务链表。⑶处循环初始化每一个任务,任务状态未使用OS_TASK_STATUS_UNUSED,初始化任务Id,并把任务挂在空闲任务链表上。

⑷处初始化全局变量LosTask g_losTask,该全局变量维护当前运行的任务和要调度执行的任务。初始化任务池时,设置当前运行的任务为g_taskCBArray[g_taskMaxNum]。⑸处空闲任务编号暂时设置为无效值,后续创建空闲任务时再设置空闲任务编号。

优先级队列,详细的代码实现剖析,参见之前的源码剖析文章。⑸处互斥锁死锁检测的调测特性的,后续系列文章专题进行讲解。⑹处代码初始化排序链表,详细的代码实现剖析,参见之前的源码剖析文章。⑺处如果开启了惰性栈,计算TCB的成员变量stackFrame在其结构体中的偏移量g_stackFrameOffLenInTcb

LITE_OS_SEC_TEXT_INIT UINT32 OsTaskInit(VOID)
{
    UINT32 size;
    UINT32 index;

⑴  size = (g_taskMaxNum + 1) * sizeof(LosTaskCB);
    g_taskCBArray = (LosTaskCB *)LOS_MemAlloc(m_aucSysMem0, size);
    if (g_taskCBArray == NULL) {
        return LOS_ERRNO_TSK_NO_MEMORY;
    }
    (VOID)memset_s(g_taskCBArray, size, 0, size);

⑵  LOS_ListInit(&g_losFreeTask);
    LOS_ListInit(&g_taskRecyleList);
⑶  for (index = 0; index <= LOSCFG_BASE_CORE_TSK_LIMIT; index++) {
        g_taskCBArray[index].taskStatus = OS_TASK_STATUS_UNUSED;
        g_taskCBArray[index].taskID = index;
        LOS_ListTailInsert(&g_losFreeTask, &g_taskCBArray[index].pendList);
    }

    // Ignore the return code when matching CSEC rule 6.6(4).
⑷  (VOID)memset_s((VOID *)(&g_losTask), sizeof(g_losTask), 0, sizeof(g_losTask));
    g_losTask.runTask = &g_taskCBArray[g_taskMaxNum];
    g_losTask.runTask->taskID = index;
    g_losTask.runTask->taskStatus = (OS_TASK_STATUS_UNUSED | OS_TASK_STATUS_RUNNING);
    g_losTask.runTask->priority = OS_TASK_PRIORITY_LOWEST + 1;

⑸  g_idleTaskID = OS_INVALID;
⑹  return OsSchedInit();
}

2.2 创建空闲任务IdleCore000

除了初始化任务池,在系统启动阶段还会创建idle空闲任务。⑴处设置任务初始化参数时,空闲任务的入口执行函数为OsIdleTask()。⑵处调用函数把空闲任务状态设置为就绪状态。

LITE_OS_SEC_TEXT_INIT UINT32 OsIdleTaskCreate(VOID)
{
    UINT32 retVal;
    TSK_INIT_PARAM_S taskInitParam;
    // Ignore the return code when matching CSEC rule 6.6(4).
    (VOID)memset_s((VOID *)(&taskInitParam), sizeof(TSK_INIT_PARAM_S), 0, sizeof(TSK_INIT_PARAM_S));
⑴  taskInitParam.pfnTaskEntry = (TSK_ENTRY_FUNC)OsIdleTask;
    taskInitParam.uwStackSize = LOSCFG_BASE_CORE_TSK_IDLE_STACK_SIZE;
    taskInitParam.pcName = "IdleCore000";
    taskInitParam.usTaskPrio = OS_TASK_PRIORITY_LOWEST;
    retVal = LOS_TaskCreateOnly(&g_idleTaskID, &taskInitParam);

    if (retVal != LOS_OK) {
        return retVal;
    }

⑵  OsSchedSetIdleTaskSchedPartam(OS_TCB_FROM_TID(g_idleTaskID));
    return LOS_OK;
}

我们看下空闲任务的入口执行函数为OsIdleTask(),它调用OsRecyleFinishedTask()回收任务栈资源,后文会分析如何回收任务资源。

LITE_OS_SEC_TEXT WEAK VOID OsIdleTask(VOID)
{
    while (1) {
        OsRecyleFinishedTask();
        HalEnterSleep(OS_SYS_DEEP_SLEEP);
    }
}

3、任务模块常用操作

3.1 创建和删除任务

3.1.1 创建任务

鸿蒙轻内核提供了2个创建任务的函数,有LOS_TaskCreateLOS_TaskCreateOnlyLOS_TaskCreateLOS_TaskCreateOnly的区别是,前者创建任务完毕就使任务进入就绪状态,并触发调度,如果就绪队列中没有更高优先级的任务,则运行该任务。后者只创建任务,设置任务状态为阻塞suspend状态,需要开发者去调用LOS_TaskResume使该任务进入ready状态。

函数LOS_TaskCreate代码如下,可以看出创建任务的时候,调用⑴处的函数LOS_TaskCreateOnly()来创建任务。创建任务后,执行⑵处的代码使任务进入ready就绪队列,如果系统启动完成,允许任务调度,则执行⑶触发任务调度。如果新创建的任务优先级最高,则会被调度运行。

LITE_OS_SEC_TEXT_INIT UINT32 LOS_TaskCreate(UINT32 *taskID, TSK_INIT_PARAM_S *taskInitParam)
{
    UINT32 retVal;
    UINTPTR intSave;
    LosTaskCB *taskCB = NULL;

⑴  retVal = LOS_TaskCreateOnly(taskID, taskInitParam);
    if (retVal != LOS_OK) {
        return retVal;
    }
    taskCB = OS_TCB_FROM_TID(*taskID);

    intSave = LOS_IntLock();
#if (LOSCFG_BASE_CORE_CPUP == 1)
    g_cpup[taskCB->taskID].cpupID = taskCB->taskID;
    g_cpup[taskCB->taskID].status = taskCB->taskStatus;
#endif

⑵  OsSchedTaskEnQueue(taskCB);
    LOS_IntRestore(intSave);

⑶  if (g_taskScheduled) {
        LOS_Schedule();
    }

    return LOS_OK;
}

我们接着分析下如何使用函数UINT32 LOS_TaskCreateOnly()创建任务。⑴处调用OsTaskInitParamCheck()检测创建任务的参数的合法性。⑵处调用函数回收释放的任务。⑶处如果任务池为空,无法创建任务,返回错误码。⑷处从任务池获取一个空闲的任务控制块taskCB,然后从空闲任务链表中删除。⑸处根据指定的任务栈大小为任务栈申请内存,⑹处判断任务栈内存申请释放成功,如果申请失败,则把任务控制块归还到空闲任务链表中,并返回错误码。⑺处调用函数初始化任务栈,更新任务控制块成员信息。详细见后面对该函数的分析。

LITE_OS_SEC_TEXT_INIT UINT32 LOS_TaskCreateOnly(UINT32 *taskID, TSK_INIT_PARAM_S *taskInitParam)
{
    UINTPTR intSave;
    VOID  *topOfStack = NULL;
    LosTaskCB *taskCB = NULL;
    UINT32 retVal;

    if (taskID == NULL) {
        return LOS_ERRNO_TSK_ID_INVALID;
    }

⑴  retVal = OsTaskInitParamCheck(taskInitParam);
    if (retVal != LOS_OK) {
        return retVal;
    }

⑵  OsRecyleFinishedTask();

    intSave = LOS_IntLock();
⑶  if (LOS_ListEmpty(&g_losFreeTask)) {
        retVal = LOS_ERRNO_TSK_TCB_UNAVAILABLE;
        OS_GOTO_ERREND();
    }

⑷  taskCB = OS_TCB_FROM_PENDLIST(LOS_DL_LIST_FIRST(&g_losFreeTask));
    LOS_ListDelete(LOS_DL_LIST_FIRST(&g_losFreeTask));

    LOS_IntRestore(intSave);

#if (LOSCFG_EXC_HRADWARE_STACK_PROTECTION == 1)
    UINTPTR stackPtr = (UINTPTR)LOS_MemAllocAlign(OS_TASK_STACK_ADDR, taskInitParam->uwStackSize +
        OS_TASK_STACK_PROTECT_SIZE, OS_TASK_STACK_PROTECT_SIZE);
    topOfStack = (VOID *)(stackPtr + OS_TASK_STACK_PROTECT_SIZE);
#else
⑸      topOfStack = (VOID *)LOS_MemAllocAlign(OS_TASK_STACK_ADDR, taskInitParam->uwStackSize,
        LOSCFG_STACK_POINT_ALIGN_SIZE);
#endif
⑹  if (topOfStack == NULL) {
        intSave = LOS_IntLock();
        LOS_ListAdd(&g_losFreeTask, &taskCB->pendList);
        LOS_IntRestore(intSave);
        return LOS_ERRNO_TSK_NO_MEMORY;
    }

⑺  retVal = OsNewTaskInit(taskCB, taskInitParam, topOfStack);
    if (retVal != LOS_OK) {
        return retVal;
    }

    *taskID = taskCB->taskID;
    OsHookCall(LOS_HOOK_TYPE_TASK_CREATE, taskCB);
    return retVal;

LOS_ERREND:
    LOS_IntRestore(intSave);
    return retVal;
}

我们看下创建任务函数调用的函数OsRecyleFinishedTask(),该函数在系统进入空闲时也会调用。删除运行状态的任务时,会把任务挂在双向链表里g_taskRecyleList。任务回收函数就用来回收此类任务,实现任务资源回收。我们分析下它的代码。⑴处循环遍历回收链表,⑵从回收链表获取第一个任务taskCB,从回收链表删除并插入到空闲任务链表里。任务栈保护在后续系列再深入分析,继续往下看代码,⑶处获取任务栈栈顶指针,接着调用内存释放函数来释放任务栈占用的内存,并设置任务栈的栈顶为空。

STATIC VOID OsRecyleFinishedTask(VOID)
{
    LosTaskCB *taskCB = NULL;
    UINTPTR intSave;
    UINTPTR stackPtr;

    intSave = LOS_IntLock();
⑴  while (!LOS_ListEmpty(&g_taskRecyleList)) {
⑵      taskCB = OS_TCB_FROM_PENDLIST(LOS_DL_LIST_FIRST(&g_taskRecyleList));
        LOS_ListDelete(LOS_DL_LIST_FIRST(&g_taskRecyleList));
        LOS_ListAdd(&g_losFreeTask, &taskCB->pendList);
#if (LOSCFG_EXC_HRADWARE_STACK_PROTECTION == 1)
        stackPtr = taskCB->topOfStack - OS_TASK_STACK_PROTECT_SIZE;
#else
⑶      stackPtr = taskCB->topOfStack;
#endif
        (VOID)LOS_MemFree(OS_TASK_STACK_ADDR, (VOID *)stackPtr);
        taskCB->topOfStack = (UINT32)NULL;
    }
    LOS_IntRestore(intSave);
}

我们继续分析下函数OsNewTaskInit(),⑴处调用函数初始化任务栈,上一系列已经分析过该函数,代码的其余部分用来更新任务控制块的成员信息,比如⑵处任务状态设置为阻塞状态。

LITE_OS_SEC_TEXT_INIT UINT32 OsNewTaskInit(LosTaskCB *taskCB, TSK_INIT_PARAM_S *taskInitParam, VOID *topOfStack)
{
⑴  taskCB->stackPointer    = HalTskStackInit(taskCB->taskID, taskInitParam->uwStackSize, topOfStack);
    taskCB->arg             = taskInitParam->uwArg;
    taskCB->topOfStack      = (UINT32)(UINTPTR)topOfStack;
    taskCB->stackSize       = taskInitParam->uwStackSize;
    taskCB->taskSem         = NULL;
    taskCB->taskMux         = NULL;
⑵  taskCB->taskStatus      = OS_TASK_STATUS_SUSPEND;
    taskCB->priority        = taskInitParam->usTaskPrio;
    taskCB->timeSlice       = 0;
    taskCB->waitTimes       = 0;
    taskCB->taskEntry       = taskInitParam->pfnTaskEntry;
    taskCB->event.uwEventID = OS_NULL_INT;
    taskCB->eventMask       = 0;
    taskCB->taskName        = taskInitParam->pcName;
    taskCB->msg             = NULL;
    SET_SORTLIST_VALUE(&taskCB->sortList, OS_SORT_LINK_INVALID_TIME);
    return LOS_OK;
}

3.1.2 删除任务UINT32 LOS_TaskDelete()

该函数根据传入的参数UINT32 taskId删除任务。我们分析下删除任务的源代码,⑴处检验传入的参数,⑵处如果任务还未创建,返回错误码。⑶处如果删除的任务正在运行,又处于锁任务调度情况下,打印信息,告诉用户不推荐在锁任务调度期间进行任务删除,然后执行⑷,把全局变量赋值0来解锁任务调度。

⑸处调用函数处理任务状态,如果处于就绪状态设置为非就绪状态,并从就绪队列删除。如果处于阻塞状态,从阻塞队列中删除。如果任务处于超时等待状态,从超时排序链表中删除。⑹恢复任务控制块事件相关的成员信息。⑺如果任务正在运行,设置任务为未使用状态,接着调用函数OsRunningTaskDelete()把任务放入回收链表,然后主动触发任务调度,稍后详细分析该函数。如果删除的任务不是出于运行状态,则执行⑻,设置任务为未使用状态,接着把任务回收到空闲任务链表里,然后获取任务栈的栈顶指针,调用内存释放函数释放任务栈的内存。

LITE_OS_SEC_TEXT_INIT UINT32 LOS_TaskDelete(UINT32 taskID)
{
    UINTPTR intSave;
    LosTaskCB *taskCB = OS_TCB_FROM_TID(taskID);
    UINTPTR stackPtr;

⑴  UINT32 ret = OsCheckTaskIDValid(taskID);
    if (ret != LOS_OK) {
        return ret;
    }

    intSave = LOS_IntLock();

⑵  if ((taskCB->taskStatus) & OS_TASK_STATUS_UNUSED) {
        LOS_IntRestore(intSave);
        return LOS_ERRNO_TSK_NOT_CREATED;
    }

    /* If the task is running and scheduler is locked then you can not delete it */
⑶  if (((taskCB->taskStatus) & OS_TASK_STATUS_RUNNING) && (g_losTaskLock != 0)) {
        PRINT_INFO("In case of task lock, task deletion is not recommended\n");
⑷      g_losTaskLock = 0;
    }

    OsHookCall(LOS_HOOK_TYPE_TASK_DELETE, taskCB);
⑸  OsSchedTaskExit(taskCB);

⑹  taskCB->event.uwEventID = OS_NULL_INT;
    taskCB->eventMask = 0;
#if (LOSCFG_BASE_CORE_CPUP == 1)
    // Ignore the return code when matching CSEC rule 6.6(4).
    (VOID)memset_s((VOID *)&g_cpup[taskCB->taskID], sizeof(OsCpupCB), 0, sizeof(OsCpupCB));
#endif
    if (taskCB->taskStatus & OS_TASK_STATUS_RUNNING) {
⑺      taskCB->taskStatus = OS_TASK_STATUS_UNUSED;
        OsRunningTaskDelete(taskID, taskCB);
        LOS_IntRestore(intSave);
        LOS_Schedule();
        return LOS_OK;
    } else {
⑻       taskCB->taskStatus = OS_TASK_STATUS_UNUSED;
        LOS_ListAdd(&g_losFreeTask, &taskCB->pendList);
#if (LOSCFG_EXC_HRADWARE_STACK_PROTECTION == 1)
        stackPtr = taskCB->topOfStack - OS_TASK_STACK_PROTECT_SIZE;
#else
        stackPtr = taskCB->topOfStack;
#endif
        (VOID)LOS_MemFree(OS_TASK_STACK_ADDR, (VOID *)stackPtr);
        taskCB->topOfStack = (UINT32)NULL;
    }

    LOS_IntRestore(intSave);
    return LOS_OK;
}

我们看下函数OsRunningTaskDelete()的源码。⑴处把当前运行的任务放入待回收链表里,然后执行⑵把当前运行的任务放入任务池的最后一个位置g_taskCBArray[g_taskMaxNum]。为什么这么操作呢?等后续分析源码的时候再来解答。

LITE_OS_SEC_TEXT_INIT STATIC_INLINE VOID OsRunningTaskDelete(UINT32 taskID, LosTaskCB *taskCB)
{
⑴  LOS_ListTailInsert(&g_taskRecyleList, &taskCB->pendList);
⑵  g_losTask.runTask = &g_taskCBArray[g_taskMaxNum];
    g_losTask.runTask->taskID = taskID;
    g_losTask.runTask->taskStatus = taskCB->taskStatus | OS_TASK_STATUS_RUNNING;
    g_losTask.runTask->topOfStack = taskCB->topOfStack;
    g_losTask.runTask->taskName = taskCB->taskName;
}

3.2 控制任务状态

3.2.1 恢复挂起的任务LOS_TaskResume()

恢复挂起的任务,使该任务进入就绪状态,和下文中的LOS_TaskSuspend()成对使用。⑴处获取任务的TCB,⑵处对任务状态进行判断,如果任务未创建或者非阻塞状态,则返回错误码。执行⑶设置任务状态为非挂起状态。⑶处获取任务的状态进行判断,如果任务没有创建或者不是挂起状态,则返回相应的错误码。 ⑷检查任务状态是否为OS_CHECK_TASK_BLOCK,即(OS_TASK_STATUS_DELAY | OS_TASK_STATUS_PEND | OS_TASK_STATUS_SUSPEND)中的一种,这几个状态影响恢复挂起的任务。如果非上述几个状态,执行⑸调用函数,把任务状态改为就绪状态,插入任务就绪队列。如果支持支持调度,则执行⑹触发调度。

LITE_OS_SEC_TEXT_INIT UINT32 LOS_TaskResume(UINT32 taskID)
{
    UINTPTR intSave;
    LosTaskCB *taskCB = NULL;
    UINT16 tempStatus;
    UINT32 retErr = OS_ERROR;

    if (taskID > LOSCFG_BASE_CORE_TSK_LIMIT) {
        return LOS_ERRNO_TSK_ID_INVALID;
    }

⑴  taskCB = OS_TCB_FROM_TID(taskID);
    intSave = LOS_IntLock();
    tempStatus = taskCB->taskStatus;

⑵  if (tempStatus & OS_TASK_STATUS_UNUSED) {
        retErr = LOS_ERRNO_TSK_NOT_CREATED;
        OS_GOTO_ERREND();
    } else if (!(tempStatus & OS_TASK_STATUS_SUSPEND)) {
        retErr = LOS_ERRNO_TSK_NOT_SUSPENDED;
        OS_GOTO_ERREND();
    }

⑶  taskCB->taskStatus &= (~OS_TASK_STATUS_SUSPEND);
⑷  if (!(taskCB->taskStatus & OS_CHECK_TASK_BLOCK)) {
⑸      OsSchedTaskEnQueue(taskCB);
        if (g_taskScheduled) {
            LOS_IntRestore(intSave);
⑹          LOS_Schedule();
            return LOS_OK;
        }
    }

    LOS_IntRestore(intSave);
    return LOS_OK;

LOS_ERREND:
    LOS_IntRestore(intSave);
    return retErr;
}

3.2.2 挂起指定的任务LOS_TaskSuspend()

函数用于挂起指定的任务。⑴处获取任务的TCB,⑵处开始获取任务的状态进行判断,如果任务没有创建、任务已经挂起,返回相应的错误码。⑶处如果任务是运行状态,并且锁任务调度时,跳转到LOS_ERREND结束挂起操作。⑷处如果任务是就绪状态,调用函数从就绪队列出队,并取消任务的就绪状态。⑸处语句设置任务状态为阻塞状态。⑹如果挂起的是当前运行的任务,则会主动触发调度。

LITE_OS_SEC_TEXT_INIT UINT32 LOS_TaskSuspend(UINT32 taskID)
{
    UINTPTR intSave;
    LosTaskCB *taskCB = NULL;
    UINT16 tempStatus;
    UINT32 retErr;

    retErr = OsCheckTaskIDValid(taskID);
    if (retErr != LOS_OK) {
        return retErr;
    }

⑴  taskCB = OS_TCB_FROM_TID(taskID);
    intSave = LOS_IntLock();
⑵  tempStatus = taskCB->taskStatus;
    if (tempStatus & OS_TASK_STATUS_UNUSED) {
        retErr = LOS_ERRNO_TSK_NOT_CREATED;
        OS_GOTO_ERREND();
    }

    if (tempStatus & OS_TASK_STATUS_SUSPEND) {
        retErr = LOS_ERRNO_TSK_ALREADY_SUSPENDED;
        OS_GOTO_ERREND();
    }

⑶  if ((tempStatus & OS_TASK_STATUS_RUNNING) && (g_losTaskLock != 0)) {
        retErr = LOS_ERRNO_TSK_SUSPEND_LOCKED;
        OS_GOTO_ERREND();
    }

⑷  if (tempStatus & OS_TASK_STATUS_READY) {
        OsSchedTaskDeQueue(taskCB);
    }

⑸  taskCB->taskStatus |= OS_TASK_STATUS_SUSPEND;
    OsHookCall(LOS_HOOK_TYPE_MOVEDTASKTOSUSPENDEDLIST, taskCB);
⑹  if (taskID == g_losTask.runTask->taskID) {
        LOS_IntRestore(intSave);
        LOS_Schedule();
        return LOS_OK;
    }

    LOS_IntRestore(intSave);
    return LOS_OK;

LOS_ERREND:
    LOS_IntRestore(intSave);
    return retErr;
}

3.2.3 任务延时等待LOS_TaskDelay()

任务延时等待,释放CPU,等待时间到期后该任务会重新进入就绪状态。⑴处代码判断系统处于中断,如果是,则返回错误码,不允许任务延时等待。⑵如果处于锁任务调度期间,则返回错误码。
⑶处如果延迟的时间为0,则执行让权操作,否则执行⑷,调用函数OsSchedDelay()把当前任务设置为延时等待状态,然后调用LOS_Schedule()触发调度。

LITE_OS_SEC_TEXT UINT32 LOS_TaskDelay(UINT32 tick)
{
    UINTPTR intSave;

⑴  if (OS_INT_ACTIVE) {
        return LOS_ERRNO_TSK_DELAY_IN_INT;
    }

⑵  if (g_losTaskLock != 0) {
        return LOS_ERRNO_TSK_DELAY_IN_LOCK;
    }

    OsHookCall(LOS_HOOK_TYPE_TASK_DELAY, tick);
⑶  if (tick == 0) {
        return LOS_TaskYield();
    } else {
        intSave = LOS_IntLock();
⑷      OsSchedDelay(g_losTask.runTask, tick);
        OsHookCall(LOS_HOOK_TYPE_MOVEDTASKTODELAYEDLIST, g_losTask.runTask);
        LOS_IntRestore(intSave);
        LOS_Schedule();
    }

    return LOS_OK;
}

另外还提供了函数LOS_Msleep()LOS_UDelay(),前者以毫秒为单位进行延迟等待。后者也是以毫秒为单位进行延迟等待,但是不会触发任务调度,当前任务不会释放CPU

LITE_OS_SEC_TEXT_MINOR VOID LOS_Msleep(UINT32 mSecs)
{
    UINT32 interval;

    if (OS_INT_ACTIVE) {
        return;
    }

    if (mSecs == 0) {
        interval = 0;
    } else {
        interval = LOS_MS2Tick(mSecs);
        if (interval == 0) {
            interval = 1;
        }
    }

    (VOID)LOS_TaskDelay(interval);
}

VOID LOS_UDelay(UINT64 microseconds)
{
    UINT64 endTime;

    if (microseconds == 0) {
        return;
    }

    endTime = (microseconds / OS_SYS_US_PER_SECOND) * OS_SYS_CLOCK +
            (microseconds % OS_SYS_US_PER_SECOND) * OS_SYS_CLOCK / OS_SYS_US_PER_SECOND;
    endTime = LOS_SysCycleGet() + endTime;
    while (LOS_SysCycleGet() < endTime) {
    }

    return;
}

3.2.4 任务让权LOS_TaskYield()

让权函数通过把当前任务时间片设置为0,释放CPU占用,重新调度给其他高优先级任务执行。⑴处调用函数把当前任务时间片设置为0,然后执行⑵主动触发任务调度。

LITE_OS_SEC_TEXT_MINOR UINT32 LOS_TaskYield(VOID)
{
    UINTPTR intSave;

    intSave = LOS_IntLock();
⑴  OsSchedYield();
    LOS_IntRestore(intSave);
⑵  LOS_Schedule();
    return LOS_OK;
}

接下来看下函数OsSchedYield()的源码。代码很简单,获取当前运行的任务,然后把其时间片设置为0,如下:

VOID OsSchedYield(VOID)
{
    LosTaskCB *runTask = g_losTask.runTask;

    runTask->timeSlice = 0;
}

3.3 控制任务调度

3.3.1 锁任务调度LOS_TaskLock()

锁任务调度LOS_TaskLock()比较简单,把任务锁调度计数器全局变量增加1即可,代码如下。

LITE_OS_SEC_TEXT_MINOR VOID LOS_TaskLock(VOID)
{
    UINTPTR intSave;

    intSave = LOS_IntLock();
    g_losTaskLock++;
    LOS_IntRestore(intSave);
}

3.3.2 解锁任务调度LOS_TaskUnlock()

我们看看解锁任务调度函数LOS_TaskUnlock(),⑴处如果任务锁调度计数器全局变量数值大于0,对其减1。⑵处如果任务锁调度计数器等于0,则执行⑶处触发调度。代码如下:

LITE_OS_SEC_TEXT_MINOR VOID LOS_TaskUnlock(VOID)
{
    UINTPTR intSave;

    intSave = LOS_IntLock();
⑴  if (g_losTaskLock > 0) {
        g_losTaskLock--;
⑵      if (g_losTaskLock == 0) {
            LOS_IntRestore(intSave);
⑶          LOS_Schedule();
            return;
        }
    }

    LOS_IntRestore(intSave);
}

3.4 控制任务优先级

LiteOS-M内核支持动态设置任务的优先级,提供了一些操作。

3.4.1 设置指定任务的优先级LOS_TaskPriSet

支持设置指定任务Id的优先级,也支持对当前运行任务进行优先级设置。⑴处开始,做些基础校验,包含检验传入的优先级参数taskPrio,指定任务的Id,任务是否未创建等,如果没有通过参数校验,则返回错误码。⑵处调用函数设置任务优先级,稍后分析该函数。如果任务处于就绪状态或者运行状态,则会执行⑶主动触发任务调度。

LITE_OS_SEC_TEXT_MINOR UINT32 LOS_TaskPriSet(UINT32 taskID, UINT16 taskPrio)
{
    BOOL isReady = FALSE;
    UINTPTR intSave;
    LosTaskCB *taskCB = NULL;
    UINT16 tempStatus;

⑴  if (taskPrio > OS_TASK_PRIORITY_LOWEST) {
        return LOS_ERRNO_TSK_PRIOR_ERROR;
    }

    if (taskID == g_idleTaskID) {
        return LOS_ERRNO_TSK_OPERATE_IDLE;
    }

    if (taskID == g_swtmrTaskID) {
        return LOS_ERRNO_TSK_OPERATE_SWTMR;
    }

    if (OS_CHECK_TSK_PID_NOIDLE(taskID)) {
        return LOS_ERRNO_TSK_ID_INVALID;
    }

    taskCB = OS_TCB_FROM_TID(taskID);
    intSave = LOS_IntLock();
    tempStatus = taskCB->taskStatus;
    if (tempStatus & OS_TASK_STATUS_UNUSED) {
        LOS_IntRestore(intSave);
        return LOS_ERRNO_TSK_NOT_CREATED;
    }

⑵  isReady = OsSchedModifyTaskSchedParam(taskCB, taskPrio);
    LOS_IntRestore(intSave);
    if (isReady) {
⑶      LOS_Schedule();
    }

    return LOS_OK;
}

接下来,我们分析下函数OsSchedModifyTaskSchedParam()。⑴处如果任务处于就绪状态,需要先出队设置优先级,然后入队就绪队列。如果非就绪状态,可以直接执行⑵处语句修改任务优先级。如果任务正在运行,需要返回TRUE,标记下需要任务调度。

BOOL OsSchedModifyTaskSchedParam(LosTaskCB *taskCB, UINT16 priority)
{
    if (taskCB->taskStatus & OS_TASK_STATUS_READY) {
⑴      OsSchedTaskDeQueue(taskCB);
        taskCB->priority = priority;
        OsSchedTaskEnQueue(taskCB);
        return TRUE;
    }

⑵  taskCB->priority = priority;
    OsHookCall(LOS_HOOK_TYPE_TASK_PRIMODIFY, taskCB, taskCB->priority);
    if (taskCB->taskStatus & OS_TASK_STATUS_RUNNING) {
        return TRUE;
    }

    return FALSE;
}

3.4.2 获取指定任务的优先级LOS_TaskPriGet

获取指定任务的优先级LOS_TaskPriGet()代码比较简单,⑴处如果任务编号无效,返回错误码。⑵处如果任务未创建返回错误码。如果参数校验通过,执行⑶获取任务的优先级数值。

LITE_OS_SEC_TEXT_MINOR UINT16 LOS_TaskPriGet(UINT32 taskID)
{
    UINTPTR intSave;
    LosTaskCB *taskCB = NULL;
    UINT16 priority;

⑴  if (OS_CHECK_TSK_PID_NOIDLE(taskID)) {
        return (UINT16)OS_INVALID;
    }

    taskCB = OS_TCB_FROM_TID(taskID);

    intSave = LOS_IntLock();

⑵  if (taskCB->taskStatus & OS_TASK_STATUS_UNUSED) {
        LOS_IntRestore(intSave);
        return (UINT16)OS_INVALID;
    }

⑶  priority = taskCB->priority;
    LOS_IntRestore(intSave);
    return priority;
}

3.5 任务阻塞和唤醒

最后,我们分析下函数OsSchedTaskWait()OsSchedTaskWake(),这2个函数定义在文件kernel\src\los_sched.c中。任务在申请互斥锁、信号量、出入队列、读写事件时,都可能导致任务进入阻塞状态,对应地也需要任务唤醒重新进入就绪队列状态。这2个函数就负责任务的阻塞和唤醒,我们分析下他们的代码。

3.5.1 任务阻塞

我们分析下任务阻塞的函数OsSchedTaskWait(),需要2个参数:LOS_DL_LIST *list是互斥锁等资源的阻塞链表,阻塞的任务会挂这个链表里;UINT32 ticks是任务阻塞的时间。分析下具体代码:

⑴获取正在请求互斥锁等资源的当前任务,⑵设置任务状态为阻塞状态。⑶把任务插入互斥锁等资源的阻塞链表的尾部。⑷如果不是永久阻塞等待,任务的状态还需要设置为OS_TASK_STATUS_PEND_TIME,然后设置任务的等待时间为传入的参数。

VOID OsSchedTaskWait(LOS_DL_LIST *list, UINT32 ticks)
{
⑴  LosTaskCB *runTask = g_losTask.runTask;

⑵  runTask->taskStatus |= OS_TASK_STATUS_PEND;
⑶  LOS_ListTailInsert(list, &runTask->pendList);

    if (ticks != LOS_WAIT_FOREVER) {
⑷      runTask->taskStatus |= OS_TASK_STATUS_PEND_TIME;
        runTask->waitTimes = ticks;
    }
}

3.5.2 任务唤醒

我们分析下任务唤醒的函数OsSchedTaskWake(),需要1个参数:LosTaskCB *resumedTask是需要唤醒的任务;任务唤醒函数会从阻塞链表里删除并加入就绪队列,下面分析下具体代码:

⑴把要唤醒的任务从所在的阻塞队列中删除,然后更改状态不再为阻塞状态。⑵如果任务不是永久等待,需要从定时器排序链表中删除,并设置状态不再是等待超时。⑶如果任务是阻塞状态,改为就绪状态并加入就绪队列。

VOID OsSchedTaskWake(LosTaskCB *resumedTask)
{
⑴  LOS_ListDelete(&resumedTask->pendList);
    resumedTask->taskStatus &= ~OS_TASK_STATUS_PEND;

⑵  if (resumedTask->taskStatus & OS_TASK_STATUS_PEND_TIME) {
        OsDeleteSortLink(&resumedTask->sortList, OS_SORT_LINK_TASK);
        resumedTask->taskStatus &= ~OS_TASK_STATUS_PEND_TIME;
    }

⑶  if (!(resumedTask->taskStatus & OS_TASK_STATUS_SUSPEND)) {
        OsSchedTaskEnQueue(resumedTask);
    }
}

小结

本文带领大家一起剖析了鸿蒙轻内核任务模块的源代码,包含任务模块的结构体,任务初始化过程源代码,任务常用操作的源代码。后续也会陆续推出更多的分享文章,敬请期待,也欢迎大家分享学习、使用鸿蒙轻内核的心得,有任何问题、建议,都可以留言给我们: https://gitee.com/openharmony/kernel_liteos_m/issues 。为了更容易找到鸿蒙轻内核代码仓,建议访问 https://gitee.com/openharmony/kernel_liteos_m ,关注Watch、点赞Star、并Fork到自己账户下,谢谢。

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已于2021-5-10 08:40:24修改
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