2.配置調(diào)度算法

2.2

不帶時(shí)間片的搶占式調(diào)度

配置如下時(shí)，調(diào)度算法就會(huì)變成不帶時(shí)間片的搶占式調(diào)度

configUSE_PREEMPTION 1

configUSE_TIME_SLICING 0

和前面的唯一區(qū)別就是相同優(yōu)先級(jí)的任務(wù)之間不會(huì)隨時(shí)間自動(dòng)切換。

如果不使用時(shí)間片，那么調(diào)度程序只會(huì)在發(fā)生這兩種情況時(shí)，進(jìn)行任務(wù)切換：

1

優(yōu)先級(jí)更高的任務(wù)進(jìn)入“就緒”態(tài)。

2

運(yùn)行態(tài)任務(wù)變?yōu)樽枞麘B(tài)或被掛起。

很顯然，不使用時(shí)間片時(shí)，任務(wù)切換的情況會(huì)變少，所以關(guān)閉時(shí)間切片可以減少調(diào)度器的處理開銷。但是關(guān)閉時(shí)間切片也可能導(dǎo)致具有相同優(yōu)先級(jí)的任務(wù)獲得的處理時(shí)間相差很大。因此，一定要慎重使用。

task1為最高優(yōu)先級(jí)的事件驅(qū)動(dòng)任務(wù)，task2和Idle task有相同的優(yōu)先級(jí)。但是由于關(guān)閉了時(shí)間片，任務(wù)切換只會(huì)在空閑任務(wù)阻塞或者掛起或者task1搶占后發(fā)生，所以空閑任務(wù)和task2雖然優(yōu)先級(jí)相同，但是明顯空閑任務(wù)占有的時(shí)間長(zhǎng)很多。

2.3

協(xié)同調(diào)度

configUSE_PREEMPTION 0

configUSE_TIME_SLICING 隨便

當(dāng)使用協(xié)同調(diào)度時(shí)，只有當(dāng)運(yùn)行態(tài)任務(wù)進(jìn)入阻塞態(tài)，或者運(yùn)行態(tài)任務(wù)通過調(diào)用taskYIELD()主動(dòng)讓出，才會(huì)發(fā)生任務(wù)切換。

任務(wù)永遠(yuǎn)不會(huì)被搶占，不能使用時(shí)間片，時(shí)間片配置的值隨便，無所謂。

task1、2、3優(yōu)先級(jí)依次變低，剛開始task3運(yùn)行，雖然task1和2優(yōu)先級(jí)高，并且沒有阻塞，但是也無法搶占，task3調(diào)用taskYIELD()，主動(dòng)讓出，因?yàn)閠ask1優(yōu)先級(jí)比task2高，task1就運(yùn)行了，task1運(yùn)行夠了進(jìn)入阻塞態(tài)，由于task2比task3優(yōu)先級(jí)高，task2就運(yùn)行了。

2.4

優(yōu)缺點(diǎn)

多任務(wù)訪問問題

在多任務(wù)程序中，應(yīng)用程序編寫人員必須注意一個(gè)資源不能被多個(gè)任務(wù)同時(shí)訪問，因?yàn)橥瑫r(shí)訪問可能會(huì)破壞資源。例如，考慮以下場(chǎng)景，其中正在訪問的資源是UART(串口)。兩個(gè)任務(wù)是向UART寫入字符串，任務(wù)1寫“abcdefghijklmnop”，任務(wù)2寫“123456789”:

1

Task 1處于運(yùn)行態(tài)，開始寫它的字符串。它將“abcdefg”寫入U(xiǎn)ART，然后離開運(yùn)行態(tài)。

2

Task 2進(jìn)入運(yùn)行態(tài)，并在離開運(yùn)行態(tài)之前向UART寫入“123456789”。

3

任務(wù)1重新進(jìn)入運(yùn)行態(tài)，并將其字符串的剩余字符寫入U(xiǎn)ART。

在該場(chǎng)景中，實(shí)際寫入U(xiǎn)ART的內(nèi)容是“abcdefg123456789hijklmnop”。Task 1寫入的字符串沒有按照預(yù)期的連續(xù)順序?qū)懭險(xiǎn)ART，而是被損壞了，因?yàn)門ask 2寫入U(xiǎn)ART的字符串出現(xiàn)在UART中。

通常，使用協(xié)同調(diào)度比使用搶占調(diào)度更容易避免同時(shí)訪問引起的問題。

當(dāng)使用搶占式調(diào)度時(shí)，運(yùn)行狀態(tài)任務(wù)可以在任何時(shí)候被搶占，包括當(dāng)它與另一個(gè)任務(wù)共享的資源處于不一致狀態(tài)時(shí)。正如剛才UART示例所演示的，讓資源處于不一致的狀態(tài)可能導(dǎo)致數(shù)據(jù)損壞。

當(dāng)使用協(xié)同調(diào)度時(shí)，應(yīng)用程序編寫人員控制何時(shí)可以切換到另一個(gè)任務(wù)（干完想干的再阻塞，或者讓出）。因此，應(yīng)用程序編寫人員可以確保在資源處于不一致狀態(tài)時(shí)不會(huì)發(fā)生切換到另一個(gè)任務(wù)的情況。在上面的UART示例中，應(yīng)用程序編寫人員可以確保Task 1在將其整個(gè)字符串寫入U(xiǎn)ART之前不會(huì)離開運(yùn)行態(tài)，這樣做可以消除字符串被另一個(gè)任務(wù)的激活破壞的可能性。

很明顯，協(xié)同調(diào)度比搶占調(diào)度響應(yīng)要慢。

當(dāng)使用協(xié)同調(diào)度時(shí)，最高優(yōu)先級(jí)任務(wù)進(jìn)入就緒態(tài)時(shí)并不一定會(huì)立即執(zhí)行，必須等到運(yùn)行態(tài)任務(wù)進(jìn)入阻塞態(tài)或調(diào)用taskYIELD()才會(huì)被執(zhí)行。

使用搶占調(diào)度時(shí)，當(dāng)一個(gè)比運(yùn)行態(tài)任務(wù)優(yōu)先級(jí)更高的任務(wù)進(jìn)入就緒態(tài)時(shí)，這個(gè)任務(wù)會(huì)立即執(zhí)行。這一點(diǎn)對(duì)于必須在一定時(shí)間內(nèi)響應(yīng)高優(yōu)先級(jí)任務(wù)的實(shí)時(shí)系統(tǒng)是非常重要的。至于多任務(wù)訪問問題(其實(shí)也就是操作系統(tǒng)中的多線程問題)，有其他手段去解決。

在RZ/T2L上做的實(shí)驗(yàn)

如果兩個(gè)參數(shù)設(shè)置為：configUSE_PREEMPTION =0，configUSE_TIME_SLICING= 0或者1（隨便） 稱之為協(xié)同調(diào)度，當(dāng)使用協(xié)同調(diào)度時(shí)，只有當(dāng)運(yùn)行態(tài)任務(wù)進(jìn)入阻塞態(tài)，或者運(yùn)行態(tài)任務(wù)通過調(diào)用taskYIELD()主動(dòng)讓出，才會(huì)發(fā)生任務(wù)切換。

任務(wù)永遠(yuǎn)不會(huì)被搶占，不能使用時(shí)間片，時(shí)間片配置的值隨便。我做了一個(gè)實(shí)驗(yàn)截圖如下：

上面的實(shí)驗(yàn)說明 “只有當(dāng)運(yùn)行態(tài)任務(wù)進(jìn)入阻塞態(tài)，或者運(yùn)行態(tài)任務(wù)通過調(diào)用taskYIELD()主動(dòng)讓出，才會(huì)發(fā)生任務(wù)切換”，此時(shí)與時(shí)間片1 ms已經(jīng)沒有什么關(guān)系了。

如果兩個(gè)參數(shù)設(shè)置為 configUSE_PREEMPTION =1，configUSE_TIME_SLICING=1， 此時(shí)只有兩個(gè)任務(wù)并且優(yōu)先級(jí)相同，每個(gè)任務(wù)都持續(xù)做一件事情就會(huì)出現(xiàn)時(shí)間征為1ms的輪轉(zhuǎn)情況：

通過上面的兩個(gè)實(shí)驗(yàn)可以說明，時(shí)間片存的意義是相同優(yōu)先級(jí)并且持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)的處理任務(wù)，需要平等分享CPU使用權(quán)。但是如果一旦有一方主動(dòng)放棄CPU或者阻塞或者更高優(yōu)先級(jí)任務(wù)來了，調(diào)度器是不會(huì)等待一個(gè)時(shí)間片完全結(jié)束，再去調(diào)度就緒列表中的任務(wù)的，而是直接調(diào)用就緒列表里的第一個(gè)任務(wù)。這樣的設(shè)計(jì)我認(rèn)為是合理的，如果一定要等待時(shí)間片結(jié)束，是存在嚴(yán)重的資源浪費(fèi)的。

審核編輯：劉清