【IoT美学】《物联网操作系统原理（LiteOS）》——任务管理

今天，我们分享的内容主要是物联网操作系统中的任务管理。

在开始正式的阅读分享帖之前，按惯例，我们需要思考几个问题：

1. 进程和线程，你是否了解其区别与联系？

2. 什么是任务？

3. 物联网操作系统中的任务管理主要包含那几个方面？

如果你认真的思考了上面的问题，那么请你阅读下面的分享，也希望你能Get到属于自己的盲点知识！

一、任务管理基本概念

    进程：正在运行程序的一个实例

    线程：进程中的一个实体，是被系**立调度和分派的基本单位

进程与线程的区别

    线程是程序执行的最小单位，进程是操作系统分配资源的最小单位

    一个进程由一个或多个线程组成，线程是一个进程中代码的不同执行路线

    进程之间相互独立，同一进程下的各个线程共享程序的内存空间

任务概念

    从系统的角度看，任务是竞争系统资源的最小运行单元；任务可以使用或等待CPU、使用内存空间等系统资源，并独立于其它任务运行

    Huawei LiteOS的任务模块可以给用户提供多个任务，实现了任务之间的切换和通信，帮助用户管理业务程序流程

    Huawei LiteOS是一个支持多任务的操作系统，在LiteOS中一个任务表示一个线程

    Huawei LiteOS中的任务是抢占式调度机制，同时支持时间片轮转调度方式

二、任务管理原理

任务：由一组元素组成的实体

元素（用于管理每一个任务）

    标识符：和任务相关的唯一标识符

    任务名：任务名称

    任务状态：用于表示当前任务正在执行或等待

    优先级：代表任务执行的优先顺序

    上下文栈指针：任务即将被执行的下一条指令地址

任务控制块（TCB：Task Control Block）

任务状态

    用于描述任务所表现出的行为

    就绪态（Ready）：该任务在就绪列表中，就绪的任务已经具备执行的能力，只等待调度器进行调度，新创建的任务会初始化为就绪态

    运行态（Running）：该状态表明任务正在执行，此时它占用处理器，LiteOS调度器选择运行的永远是处于最高优先级的就绪态任务，当任务被运行的一刻，它的任务状态就变成了运行态

    阻塞态（Blocked）：如果任务当前正在等待某个时序或外部中断，我们就说这个任务处于阻塞状态，该任务不在就绪列表中。包含任务被挂起、任务被延时、任务正在等待信号量、读写队列或者等待读写事件等

    退出态（Dead）：该任务运行结束，等待系统回收资源

任务状态间的迁移

就绪—>运行态

    任务创建后进入就绪态，发生任务切换时，就绪列表中最高优先级的任务被执行，从而进入运行态，但此刻该任务依旧在就绪列表中

运行—>阻塞态

    正在运行的任务发生阻塞（挂起、延时、获取互斥锁、读消息、读信号量等待等）时，该任务会从就绪列表中删除，任务状态由运行态变成阻塞态，然后发生任务切换，运行就绪列表中剩余最高优先级任务

阻塞—>就绪态

    阻塞的任务被恢复后（任务恢复、延时时间超时、读信号量超时或读到信号量等），被恢复的任务会被加入就绪列表，从而由阻塞态变成就绪态；如果被恢复任务的优先级高于正在运行任务的优先级，则会发生任务切换，将该任务由就绪态变成运行态

就绪—>阻塞态

    任务也有可能在就绪态时被阻塞（挂起），此时任务状态会由就绪态转变为阻塞态，该任务从就绪列表中删除，不会参与任务调度，直到该任务被恢复

运行—>就绪态

    有更高优先级任务创建或者恢复后，会发生任务调度，此刻就绪列表中最高优先级任务变为运行态，那么原先运行的任务由运行态变为就绪态，依然在就绪列表中

运行—>退出态

    运行中的任务运行结束，内核自动将此任务删除，任务状态由运行态变为退出态

阻塞—>退出态

    阻塞的任务调用删除接口，任务状态由阻塞态变为退出态

任务栈

    任务栈的大小按8字节对齐

    作用

        任务切断或响应中断时，任务栈用于保存CPU寄存器的内容

        任务运行时，任务栈用于保存一些局部变量、函数参数等

任务优先级

    优先级表示任务执行的优先顺序

    任务的优先级决定了在发生任务切换时即将要执行的任务

    在就绪列表中的最高优先级的任务将得到执行

    高优先级的任务可打断低优先级任务，低优先级任务必须在高优先级任务阻塞或结束后才能得到调度

    Huawei LiteOS的任务一共有32个优先级(0-31)，最高优先级为0，最低优先级为31

三、任务调度

任务上下文

    Huawei LiteOS在任务挂起的时候会将本任务的任务上下文信息，保存在自己的任务栈里面，以便任务恢复后，从栈空间中恢复挂起时的上下文信息，从而继续执行被挂起时被打断的代码

任务切换

    任务切换包含获取就绪列表中最高优先级任务、切出任务上下文保存、切入任务上下文恢复等动作

调度算法

    抢占式调度机制

    时间片轮转调度机制

四、任务运行

创建任务

    LOS_TaskCreateOnly：创建任务进入suspend态，不进行任务调度

    LOS_TaskCreate：创建任务进入就绪态，进行任务调度

终止任务

    LOS_TaskDelete：删除指定的任务

五、任务间通信

任务之间通过消息队列进行信息传输，实现任务间的通信

消息队列

    用于任务间通信的数据结构

    用于接收来自任务或中断的非固定长度消息

    可根据不同的接口选择消息是否存放在自己的空间中