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嵌入式操作系统内核原理和开发(改进型优先级调度)

时间:2024-03-10 04:56:02

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嵌入式操作系统内核原理和开发(改进型优先级调度)

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上面的一篇博客说到了优先级调度,但是那个优先级调度算法比较极端。打个比方说,现在王先生有三个小孩,分别是老大、老二、老三。假设现在到了饭点,王先生需要给三个小孩喂饭。此时如果是时间片轮转的话,那么就是绝对公平,王先生每人一口不停地进行喂饭。如果是优先级调度,那么王先生首先自己有一个优先级考量,比如说三个小孩按照年龄顺序优先级是逐渐提高的,毕竟小孩需要更多的照顾嘛。这个时候如果需要进行喂饭的话,那么王先生需要首先伺候好最小的那个小孩老三,才会有时间照顾老二,至于老大什么时候才能得到照顾那就看造化了。

现在,我们打算重新换一种方法。假设三个小孩的优先级分别是1、2、3,其中年龄越小优先级越高,3代表高优先级。接着,我们按照优先级给三个小孩安排时间片,分别是1、2、3。同时,这个时间片不光代表了当前可用的剩余时间,还代表了小孩此时的临时优先级。

(1)首先王先生给老三喂饭,时间片降低1,即临时优先级为2;

(2)接着王先生判断当前优先级最高的仍为老三,毕竟老二的优先级也没有超过老三,所以老三的时间片降1,临时优先级为1;

(3)王先生获知当前优先级最高的为老二,老二获得时间片;

(4)此时王先生发现三个孩子的临时优先级都一样,那么就会按照固定优先级的大小依次对老三、老二、老大进行喂饭。

我们发现,这中间受益最大的就是老二。当然,我们可以做进一步推论,如果老王的孩子越多,那么优先级处于中间的孩子在时间片的分配上将更加均匀,响应也会更加及时,交互性也会变得很好。

根据以上的想法,我们重新改写了优先级调度算法,修改为改进型优先级调度算法,

int find_next_thread(){int index;int choice = THREAD_MAX_NUMBER -1;int value = gAllTask[choice].time_slice;for(index = choice -1; index >= 0; index --){if(value < gAllTask[index].time_slice){choice = index;value = gAllTask[index].time_slice;}}if(0 == value)choice = -1;return choice;}

当然,加上原来的时间片轮转调度、通用优先级调度方法,此时就存在三种调度方法了。我们可以自己设置宏,通过宏的设置灵活选用调度算法,

#define TIME_ROUND_SCHEDULE0#define HARD_PRIORITY_SCHEDULE 0#define SOFT_PRIORITY_SCHEDULE 1

这些代码都是可以在系统中共存的。选用什么算法,取决于实际情况是什么样的情形。

#include <stdio.h>#include <time.h>#include <stdlib.h>#include <signal.h>#include <assert.h>#include <string.h>#include <sys/time.h>#define UINT32 unsigned int#define STACK_LENGTH 512#define THREAD_MAX_NUMBER 10#define TIME_ROUND_SCHEDULE0#define HARD_PRIORITY_SCHEDULE 0#define SOFT_PRIORITY_SCHEDULE 1typedef struct _TASK_INFO{UINT32 id;UINT32* stack;UINT32 size;UINT32 context;UINT32 priority;UINT32 time_slice;void (*func)();}TASK_INFO;static struct itimerval oldtv;UINT32 old = 0;UINT32 count = 0;UINT32 task_stack[THREAD_MAX_NUMBER][STACK_LENGTH] = {0};TASK_INFO gAllTask[THREAD_MAX_NUMBER] = {0};UINT32 current_thread_id = 0;void set_timer(){struct itimerval itv;itv.it_interval.tv_sec = 1;itv.it_interval.tv_usec = 0;itv.it_value.tv_sec = 1;itv.it_value.tv_usec = 0;setitimer(ITIMER_REAL, &itv, &oldtv);}void swap(UINT32* prev, UINT32* next){__asm("push %%eax\n\t""push %%ebx\n\t""push %%ecx\n\t""push %%edx\n\t""push %%esi\n\t""push %%edi\n\t""push %%ebp\n\t""push %%esp\n\t""lea 0x8(%%ebp), %%eax\n\t""mov (%%eax), %%eax\n\t""mov %%esp, (%%eax)\n\t""lea 0xc(%%ebp), %%eax\n\t""mov (%%eax), %%eax\n\t""mov (%%eax), %%esp\n\t""pop %%esp\n\t""pop %%ebp\n\t""pop %%edi\n\t""pop %%esi\n\t""pop %%edx\n\t""pop %%ecx\n\t""pop %%ebx\n\t""pop %%eax\n\t"::);}void hello(){int temp = 0;while(1) {printf("id = %d, temp = %d, count = %d in thread!\n",current_thread_id, temp ++, count ++);swap(&gAllTask[current_thread_id].context, &old);printf("id = %d, temp = %d, count = %d in thread!\n",current_thread_id, temp ++, count ++);swap(&gAllTask[current_thread_id].context, &old);}}#if HARD_PRIORITY_SCHEDULEint find_next_thread(){int index;for(index = THREAD_MAX_NUMBER -1; index >=0; index --){if(0 != gAllTask[index].time_slice)break;}return index;}#endif#if SOFT_PRIORITY_SCHEDULEint find_next_thread(){int index;int choice = THREAD_MAX_NUMBER -1;int value = gAllTask[choice].time_slice;for(index = choice -1; index >= 0; index --){if(value < gAllTask[index].time_slice){choice = index;value = gAllTask[index].time_slice;}}if(0 == value)choice = -1;return choice;}#endifvoid reset_time_slice (){int index;for(index = 0; index < THREAD_MAX_NUMBER; index++)gAllTask[index].time_slice = gAllTask[index].priority + 1;}void task_init(int index){UINT32 unit = gAllTask[index].size;UINT32* pData = gAllTask[index].stack;memset((void*)pData,(int) 0, unit * sizeof(UINT32));pData[unit -1] = (UINT32) gAllTask[index].func;pData[unit -2] = 0;pData[unit -3] = 0;pData[unit -4] = 0;pData[unit -5] = 0;pData[unit -6] = 0;pData[unit -7] = 0;pData[unit -8] = 0;pData[unit -9] = 0;pData[unit -10] = (UINT32) &pData[unit - 9];gAllTask[index].context = (UINT32) &pData[unit -10];}#if TIME_ROUND_SCHEDULEvoid signal_handler(int m){current_thread_id = current_thread_id % THREAD_MAX_NUMBER;swap(&old, &gAllTask[current_thread_id].context);current_thread_id ++;}#elsevoid signal_handler(int m){int index;start:index = find_next_thread();if(-1 == index){reset_time_slice();goto start;}gAllTask[index].time_slice --;current_thread_id = index;swap(&old, &gAllTask[current_thread_id].context);}#endifvoid set_all_task(){int index;memset(gAllTask, 0, sizeof(gAllTask));for(index = 0; index < THREAD_MAX_NUMBER; index ++){gAllTask[index].id = index;gAllTask[index].stack = task_stack[index];gAllTask[index].size = STACK_LENGTH;gAllTask[index].context = 0;gAllTask[index].func = hello;gAllTask[index].priority = index;gAllTask[index].time_slice = index + 1;task_init(index);}}int main(){char val;set_all_task();set_timer();signal(SIGALRM, signal_handler);while(1){scanf("%c", &val);}exit(0);return 1;}

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