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【一起来玩RTOS系列】之RT-Thread Nano线程调度与管理

发表于 2017-11-11 12:37:57 | 显示全部楼层 |阅读模式
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RT-Thread中提供的线程调度器是基于优先级的全抢占式调度:在系统中除了中断处理函数、调度器上锁部分的代码和禁止中断的代码是不可抢占的之外,系统的其他部分都是可以抢占的,包括线程调度器自身。系统总共支持256个优先级(0 ~ 255,数值越小的优先级越高,0为最高优先级,255分配给空闲线程使用,一般用户不使用。在一些资源比较紧张的系统中,可以根据实际情况选择只支持8个或32个优先级的系统配置)。在系统中,当有比当前线程优先级更高的线程就绪时,当前线程将立刻被换出,高优先级线程抢占处理器运行。
线程状态
线程运行的过程中,一个时间内只允许一个线程在处理器中运行,从运行的过程上划分,线程有多种不同的运行状态,如运行态,非运行态等。在RT-Thread实时操作系统中,线程包含五种状态,操作系统会自动根据它运行的情况而动态调整它的状态。 RT-Thread中的五种线程状态如下所示:
threads.png
几种状态间的转换关系如 线程转换图 所示:
rt_thread_states.png
线程通过调用函数rt_thread_create/init进入到初始状态(RT_THREAD_INIT);再通过调用函数rt_thread_startup进入到就绪状态(RT_THREAD_READY);当处于就绪状态的线程调用rt_thread_delay,rt_sem_take,rt_mb_recv等函数或由于获取不到资源时,将进入到挂起状态(RT_THREAD_SUSPEND);处于挂起状态的线程,如果等待超时依然未能获得资源或由于其他线程释放了资源,那么它将返回到就绪状态。挂起状态的线程,如果调用rt_thread_delete/detach将更改为关闭状态(RT_THREAD_CLOSE);而运行状态的线程,如果运行结束会在线程最后部分执行rt_thread_exit函数而更改为关闭状态(RT_THREAD_CLOSE)。
空闲线程
空闲线程是系统线程中一个比较特殊的线程,它具有最低的优先级,当系统中无其他线程可运行时,调度器将调度到空闲线程。空闲线程通常是一个死循环,永远不被挂起。
RT-Thread实时操作系统为空闲线程提供了钩子函数(钩子函数:用户提供的一段代码,在系统运行的某一路径上设置一个钩子,当系统经过这个位置时,转而执行这个钩子函数,然后再返回到它的正常路径上),可以让系统在空闲的时候执行一些特定的任务,例如系统运行指示灯闪烁,电源管理等。除了调用钩子函数,RT-Thread也把线程清理(rt_thread->cleanup回调函数)函数、真正的线程删除动作放到了空闲线程中(在删除线程时,仅改变线程的状态为关闭状态不再参与系统调度)。


RT-Thread用于线程管理的API如下所示,分为动态和静态种:
动态线程创建rt_thread_create()
动态线程删除rt_thread_delete()
静态线程初始化rt_thread_init()
静态线程脱离rt_thread_detach()
线程启动rt_thread_startup()
获取当前线程句柄rt_thread_self()
线程让出处理器rt_thread_yield()
线程睡眠(延时)rt_thread_sleep()和 rt_thread_delay()
线程挂起rt_thread_suspend()
线程恢复 rt_thread_resume()
线程控制 rt_thread_control()
初始化空闲线程rt_thread_idle_init()
设置空闲线程钩子rt_thread_idle_sethook()

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