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[文章]鸿蒙内核源码分析(时钟管理篇)：时钟是触发调度最大的源动力

小伍
2020-11-24 10:01:29
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鸿蒙系统内核源码
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时钟管理模块很简单，却有内核最重要的代码段OsTickHandler（），这是干嘛的，可以理解为JAVA的定时任务，而是系统内核的定时器。因鸿蒙目前开放的是轻量级的内核lite os（LOS），所以tick的频率不会太高
对应张大爷的故事：很简单就是场馆的那个大钟，每10分响一次，一次就是一个Tick（节拍）
多久Tick一次？看代码
  1. <font style="vertical-align: inherit;"><font style="vertical-align: inherit;">/ ** </font></font>
  2. <font style="vertical-align: inherit;"><font style="vertical-align: inherit;">* @ingroup los_config *一秒内的抽动</font></font>
  3. <font style="vertical-align: inherit;"><font style="vertical-align: inherit;">数</font></font>
  4. <font style="vertical-align: inherit;"><font style="vertical-align: inherit;">* / </font></font>
  5. <font style="vertical-align: inherit;"><font style="vertical-align: inherit;">#ifndef LOSCFG_BASE_CORE_TICK_PER_SECOND </font></font>
  6. <font style="vertical-align: inherit;"><font style="vertical-align: inherit;">#define LOSCFG_BASE_CORE_TICK_PER_SECOND 100 // //每秒间隔100次触发，当然这是可以改的</font></font>
  7. <font style="vertical-align: inherit;"><font style="vertical-align: inherit;">#endif</font></font>
复制代码

每秒100 tick，即每秒100次调用时钟中断处理程序，时间片单位为10ms
一次任务分配多少时间给进展执行呢？答案是2个时间片，即20ms
对应张大爷的故事：节目喊到后这次进来的总表演时间，10分钟一个时间片，共2片，表演20分钟。
  1. / **
  2. * @ingroup los_config
  3. *具有相同优先级的任务的最长执行时间
  4. * /
  5. #ifndef LOSCFG_BASE_CORE_TIMESLICE_TIMEOUT
  6. #define LOSCFG_BASE_CORE_TIMESLICE_TIMEOUT 2
  7. #endif

  9. / **
  10. * @ingroup los_process
  11. *保留时间片进程
  12. * /
  13. #define OS_PROCOUT_BASE_CLOCK_RR
复制代码
用完需要可以再分配，但一次就是只给2个时间片，怕你一直占着茅坑，后面还有人在等的。详细代码：OsSchedResched（VOID）
  1. //重新
  2. 调试实现VOID OsSchedResched（VOID）
  3. {
  4.     LosTaskCB * runTask = NULL;
  5.     LosTaskCB * newTask = NULL;
  6.     LosProcessCB * runProcess = NULL;
  7.     LosProcessCB * newProcess = NULL;

  9.     LOS_ASSERT（LOS_SpinHeld（＆g_taskSpin））; //必须持有任务自旋锁，自旋锁是不是前进方向去抢锁，而且CPU各个核之间去争夺锁

  11.     如果（！OsPreemptableInSched（））{//是否置了重新调度标识位
  12.         return;
  13.     }

  15.     runTask = OsCurrTaskGet（）; //获取当前任务
  16.     newTask = OsGetTopTask（）; //获取优先级最最最高的任务

  18.     / *总是能够获得一个任务* /
  19.     LOS_ASSERT（newTask！= NULL）; //不能没有

  21.     需求调试的任务if（runTask == newTask）{//当前任务就是最高任务，那还调度个啥的，直接退出。
  22.         返回;
  23.     }

  25.     runTask-> taskStatus＆=〜OS_TASK_STATUS_RUNNING; //当前任务状态位置成没有运行状态
  26.     newTask-> taskStatus | = OS_TASK_STATUS_RUNNING; //最高任务状态位置成运行状态

  28.     runProcess = OS_PCB_FROM_PID（runTask-> processID）; //通过进程ID索引获取到进程实体
  29.     newProcess = OS_PCB_FROM_PID（newTask-> processID）; //同上

  31.     OsSchedSwitchProcess（runProcess，newProcess）; //切换进程，里面主要涉及进程空间的切换，也就是MMU的切换。

  33. #if（LOSCFG_KERNEL_SMP == YES）// CPU多核的情况
  34.     / *屏蔽新运行任务的所有者处理器* /
  35.     runTask-> currCpu = OS_TASK_INVALID_CPUID; //当前任务不占用CPU
  36.     newTask-> currCpu = ArchCurrCpuid（）; //让新任务占用CPU
  37. #endif

  39.     （VOID）OsTaskSwitchCheck（runTask，newTask）; //切换任务的检查

  41. #if（LOSCFG_KERNEL_SCHED_STATISTICS ==是）
  42.     OsSchedStatistics（runTask，newTask）;
  43. #endif

  45.     if（（（newTask-> timeSlice == 0）&&（newTask-> policy == LOS_SCHED_RR））{//没有时间片且是抢占式调度的方式，请注意非抢占式都不需要时间片的。
  46.         newTask-> timeSlice = LOSCFG_BASE_CORE_TIMESLICE_TIMEOUT; //给新任务时间片默认20ms
  47.     }

  49.     OsCurrTaskSet（（VOID *）newTask）; //设置新的任务为CPU核的当前任务

  51.     if（OsProcessIsUserMode（newProcess））{//用户模式下会怎么样？
  52.         OsCurrUserTaskSet（newTask-> userArea）; //设置任务栈空间
  53.     }

  55.     PRINT_TRACE（“ cpu％d运行进程名称：（％s）pid：％d状态：％x threadMap：％x任务名称：（％s）tid： ％d状态：％x->  n“
  56.                 ”新进程名称：（％s）pid：％d状态：％x threadMap：％x任务名称：（％s）tid：％d状态：％x！ n “，
  57.                 ArchCurrCpuid（），
  58.                 runProcess-> processName，runProcess-> processID，runProcess-> processStatus，
  59.                 runProcess-> threadScheduleMap，runTask-> taskName，runTask-> taskID，runTask-> taskStatus，
  60.                 newProcess-> processName，newProcess-> processID，newProcess-> processStatus，
  61.                 newProcess-> threadScheduleMap，newTask-> taskName，newTask-> taskID，newTask-> taskStatus）;

  63.     / *执行任务上下文切换* /
  64.     OsTaskSchedule（newTask，runTask）; //重新执行调度，主要是切换CPU的模板
  65. }
复制代码

在哪里设置tick的某些函数？
从main中可以看到tick的初始化和中断服务程序的注册
  1. //中断处理函数
  2. VOID OsTickEntry（VOID）
  3. {
  4.     OsTickHandler（）; ///最最关键函数

  6.     / * clear private timer * /
  7.     g_privateTimer-> intStatus = 0x01;
  8. }

  10. //由main函数调用，注册中断处理函数OsTickEntry
  11. VOID HalClockInit（VOID）
  12. {
  13.     UINT32 ret;

  15.     ret = LOS_HwiCreate（PRVTIMER_INT_NUM，0xa0，0，OsTickEntry，NULL）;
  16.     如果（ret！= LOS_OK）{
  17.         PRINT_ERR（“％s，％d创建滴答irq失败，ret：0x％x  n”，__FUNCTION__，__LINE__，ret）;
  18.     }
  19. }
复制代码

OsTickHandler是tick的中断处理程序，其中完成了时间片的检查和任务的扫描。

  1. / *
  2. *说明：滴答中断处理程序
  3. * /
  4. LITE_OS_SEC_TEXT VOID OsTickHandler（VOID）
  5. {
  6.     UINT32 intSave;

  8.     TICK_LOCK（intSave）;
  9.     g_tickCount [ArchCurrCpuid（）] ++;
  10.     TICK_UNLOCK（intSave）;

  12. #ifdef LOSCFG_KERNEL_VDSO
  13.     OsUpdateVdsoTimeval（）;
  14. #endif

  16. #ifdef LOSCFG_KERNEL_TICKLESS
  17.     OsTickIrqFlagSet（OsTicklessFlagGet（））;
  18. #endif

  20. #if（LOSCFG_BASE_CORE_TICK_HW_TIME ==是）
  21.     HalClockIrqClear（）; / *与每个平台的差异* /
  22. #endif

  24.     OsTimesliceCheck（）;

  26.     OsTaskScan（）; / *任务超时扫描* /

  28. #if（LOSCFG_BASE_CORE_SWTMR == YES）
  29.     OsSwtmrScan（）;
  30. ＃万一
  31. }
复制代码
  1. LITE_OS_SEC_TEXT VOID OsTimesliceCheck（VOID）
  2. {
  3.     LosTaskCB * runTask = NULL;
  4.     LosProcessCB * runProcess = OsCurrProcessGet（）;
  5.     如果（runProcess-> policy！= LOS_SCHED_RR）{
  6.         转到SCHED_TASK;
  7.     }

  9.     if（runProcess-> timeSlice！= 0）{
  10.         runProcess-> timeSlice-; //进程时间片减少一次
  11.         if（runProcess-> timeSlice == 0）{
  12.             LOS_Schedule（）; //进程时间片用完，发起调度
  13.         }
  14.     }

  16. SCHED_TASK：
  17.     runTask = OsCurrTaskGet（）;
  18.     如果（runTask-> policy！= LOS_SCHED_RR）{
  19.         返回；
  20.     }

  22.     if（runTask-> timeSlice！= 0）{
  23.         runTask-> timeSlice-; //对应任务时间片也减少一次
  24.         如果（runTask-> timeSlice == 0）{
  25.             LOS_Schedule（）;
  26.         }
  27.     }
  28. }
复制代码


OsTaskScan（）
OsTaskScan（）不断查任务的状态，有任务就去执行，毫不夸张的可以说是进程有序执行的源动力之所在！
  1. LITE_OS_SEC_TEXT VOID OsTaskScan（VOID）
  2. {
  3.     SortLinkList * sortList = NULL;
  4.     LosTaskCB * taskCB = NULL;
  5.     BOOL needSchedule = FALSE;
  6.     UINT16 tempStatus;
  7.     LOS_DL_LIST * listObject = NULL;
  8.     SortLinkAttribute * taskSortLink = NULL;

  10.     taskSortLink =＆OsPercpuGet（）-> taskSortLink;
  11.     taskSortLink-> cursor =（taskSortLink-> cursor +1）和OS_TSK_SORTLINK_MASK;
  12.     listObject = taskSortLink-> sortLink + taskSortLink->光标;

  14.     / *
  15.      *当任务挂起超时时，任务块位于超时sortlink
  16.      *（每个cpu）和ipc（互斥，sem等）的块上，可以
  17.      通过任一超时将其唤醒*或相应的IPC正在等待。
  18.      *
  19.      *现在使用了同步sortlink操作，因此整个任务扫描都需要
  20.      得到保护，从而防止另一个内核同时进行sortlink删除。
  21.      * /
  22.     LOS_SpinLock（＆g_taskSpin）;

  24.     如果（LOS_ListEmpty（listObject））{
  25.         LOS_SpinUnlock（＆g_taskSpin）;
  26.         返回;
  27.     }
  28.     sortList = LOS_DL_LIST_ENTRY（listObject-> pstNext，SortLinkList，sortLinkNode）;
  29.     ROLLNUM_DEC（sortList-> idxRollNum）;

  31.     while（ROLLNUM（sortList-> idxRollNum）== 0）{
  32.         LOS_ListDelete（＆sortList-> sortLinkNode）;
  33.         taskCB = LOS_DL_LIST_ENTRY（sortList，LosTaskCB，sortList）;
  34.         taskCB-> taskStatus＆=〜OS_TASK_STATUS_PEND_TIME;
  35.         tempStatus = taskCB-> taskStatus;
  36.         如果（tempStatus＆OS_TASK_STATUS_PEND）{
  37.             taskCB-> taskStatus＆=〜OS_TASK_STATUS_PEND;
  38. #if（LOSCFG_KERNEL_LITEIPC == YES）
  39.             taskCB-> ipcStatus＆=〜IPC_THREAD_STATUS_PEND;
  40. #endif
  41.             taskCB-> taskStatus | = OS_TASK_STATUS_TIMEOUT;
  42.             LOS_ListDelete（＆taskCB-> pendList）;
  43.             taskCB-> taskSem = NULL;
  44.             taskCB-> taskMux = NULL;
  45.         } else {
  46.             taskCB-> taskStatus＆=〜OS_TASK_STATUS_DELAY;
  47.         }

  49.         if（！（tempStatus＆OS_TASK_STATUS_SUSPEND））{
  50.             OS_TASK_SCHED_QUEUE_ENQUEUE（taskCB，OS_PROCESS_STATUS_PEND）;

  52.         }

  54.         如果（LOS_ListEmpty（的ListObject））{
  55.             中断;
  56.         }

  58.         sortList = LOS_DL_LIST_ENTRY（listObject-> pstNext，SortLinkList，sortLinkNode）;
  59.     }

  61.     LOS_SpinUnlock（＆g_taskSpin）;

  63.     如果（needSchedule！= FALSE）{
  64.         LOS_MpSchedule（OS_MP_CPU_ALL）;
  65.         LOS_Schedule（）;
  66.     }
  67. }
复制代码
以上代码对应张大爷的故事：钟声一响起张大爷起身去查节目时间用完没有，没用完继续你的表演，用完了去外面重新排队，大爷再从外面选一个优先级最高的节目进来表演，就这么简单！除了钟响大爷去工作之外，还有什么情况启用大爷不要偷懒，起来走两步呢？

除了tick会触发调度，还有一些情况会触发调度？
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文章来源：图解鸿蒙原始码逐行注释分析
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