實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的內(nèi)核(編輯修改稿)
2025-06-18 11:06 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 。 由于任務(wù)在運(yùn)行過程中可以被其他任務(wù)搶占，所以任務(wù)不應(yīng)直接使用不可重入函數(shù)，只有對(duì)不可重入函數(shù)進(jìn)行加鎖保護(hù)才能使用。同理，對(duì)共享數(shù)據(jù)的使用也需要互斥，信號(hào)量等保護(hù)機(jī)制。 絕大多數(shù)的實(shí)時(shí)內(nèi)核使用基于優(yōu)先級(jí)的搶占式調(diào)度算法 。 在實(shí)時(shí)系統(tǒng)中，使用基于優(yōu)先級(jí)的搶占式調(diào)度算法時(shí)，要特別注意對(duì)優(yōu)先級(jí)反轉(zhuǎn)問題進(jìn)行處理。優(yōu)先級(jí)反轉(zhuǎn)問題體現(xiàn)的是 高優(yōu)先級(jí)的任務(wù)等待 ，屬于被低優(yōu)先級(jí)任務(wù)占有系統(tǒng)資源而形成的高優(yōu)先級(jí)任務(wù)等待低優(yōu)先級(jí)運(yùn)行的反常情況。如果低優(yōu)先級(jí)在運(yùn)行時(shí)又被其他任務(wù)搶占，則系統(tǒng)運(yùn)行情況會(huì)更糟。 見 P28實(shí)例。 解決優(yōu)先級(jí)反轉(zhuǎn)的問題有 優(yōu)先級(jí)繼承 和 優(yōu)先級(jí)封頂 兩種方法。 （ 1）優(yōu)先級(jí)繼承 優(yōu)先級(jí)繼承要點(diǎn)如下： *設(shè) C為正占用某項(xiàng)共享資源的進(jìn)程 P以及所有正在等待占用此資源的進(jìn)程的集合。 *找出這個(gè)集合中的優(yōu)先級(jí)最高者 P_h，其優(yōu)先級(jí)為 P’。 *把進(jìn)程 P的優(yōu)先級(jí)設(shè)置為 P’。 見圖 P19。 （ 2）優(yōu)先級(jí)封頂 優(yōu)先級(jí)封項(xiàng)要點(diǎn)如下： *設(shè) C為所有可能競(jìng)爭(zhēng)使用某項(xiàng)共享資源的進(jìn)程的集合。事先為這個(gè)集合規(guī)定一個(gè)優(yōu)先級(jí)上限 P’，使得這個(gè)集合中所有進(jìn)程的優(yōu)先級(jí)都小于 P’。注意： P’并不一定是整個(gè)系統(tǒng)中的最高優(yōu)先級(jí)。 *在創(chuàng)建保護(hù)該項(xiàng)資源的信號(hào)量或互斥量時(shí)，將 P’作為一個(gè)參數(shù)。 *每當(dāng)有進(jìn)程通過這個(gè)信號(hào)量或互斥量取得對(duì)共享資源的獨(dú)占使用權(quán)時(shí)，就將此進(jìn)程的優(yōu)先級(jí)暫時(shí)提高到 P’，一直到釋放該項(xiàng)資源時(shí)才恢復(fù)其原有的優(yōu)先級(jí)。 優(yōu)先級(jí)封頂是當(dāng)任務(wù)申請(qǐng)某資源時(shí)，把該任務(wù)的優(yōu)先級(jí)提升為可訪問這個(gè)資源的所有任務(wù)中的最高優(yōu)先級(jí)，這個(gè)優(yōu)先級(jí)稱為該資源的優(yōu)先級(jí)封頂 。資源的優(yōu)先級(jí)封頂在資源被創(chuàng)建時(shí)就確定了。見 P30圖 110。 （ 3）優(yōu)先級(jí)繼承和優(yōu)先級(jí)封頂?shù)谋容^ 兩種算法都改變了任務(wù)的優(yōu)先級(jí)，但改變優(yōu)先級(jí)的時(shí)間和范圍有所不同。 優(yōu)先級(jí)繼承只在 占有資源的低優(yōu)先級(jí)任務(wù)阻塞了高優(yōu)先級(jí)的任務(wù)運(yùn)行時(shí) ，才動(dòng)態(tài)更改低優(yōu)先級(jí)的任務(wù)到高優(yōu)先級(jí)。這種算法對(duì)應(yīng)用中任務(wù)的流程影響較小。 優(yōu)先級(jí)封頂則不管任務(wù)是否阻塞了高優(yōu)先級(jí)的任務(wù)運(yùn)行，只要 任務(wù)訪問該資源，都會(huì)提升任務(wù)的優(yōu)先級(jí) 到可訪問這個(gè)資源的所有任務(wù)的最高優(yōu)先級(jí)。 這兩種算法各有優(yōu)缺點(diǎn)，實(shí)際選擇時(shí)根據(jù)具體情況而定。 同一優(yōu)先級(jí)的時(shí)間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度算法 對(duì)于復(fù)雜、高性能的多任務(wù)實(shí)時(shí)內(nèi)核（如 VxWorks），由于 多個(gè)任務(wù)允許共用一個(gè)優(yōu)先級(jí) ，實(shí)時(shí)內(nèi)核提供了同一優(yōu)先級(jí)的時(shí)間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度算法來調(diào)度同優(yōu)先級(jí)的多任務(wù)的運(yùn)行。實(shí)時(shí)內(nèi)核的調(diào)度器在就緒隊(duì)列中尋找最高優(yōu)先級(jí)的任務(wù)運(yùn)行時(shí)，如果 系統(tǒng)中優(yōu)先級(jí)最高的任務(wù)有兩個(gè)或兩個(gè)以上，則調(diào)度器依照就緒的先后次序調(diào)度第一個(gè)任務(wù) 。當(dāng)其執(zhí)行一段特定的時(shí)間片后，無論任務(wù)完成與否，處理器都會(huì)結(jié)束該任務(wù)的
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