OSAL调度机制
实验教程八---zstack操作系统原理之任务调度实验
无线传感器网络实验教程
精简OS中与任务调度相关的数据结构
任务---事件映射表
任务事件对应位由用户程序自己定义； 例如： #define TEST_EVENT_EVT 0x0001 #define TEST_TIMER_EVT 0x0002
精简OS中与任务调度相关的函数API
void OS_IntTasks( void )
参数：
精简OS中与任务调度相关的函数API
void OS_Scan( void );
功能：该函数执行一些扫描任务，例如按键，LED 等
精简OS中与任务调度相关的函数API
void OS_Start( void );
功能：OS的主循环
源代码分析
精简OS中与任务调度相关的数据结构
任务ID
uint8 taskId；
这个声明引入了 OSEventHandle类型 uint8 testOSTaskID 作为函数指针的同义 字，该函数有两个 当前系统中的任务数 uint8、uint16类型的参 const uint8 TaskCont； 数以及一个 uint16类 型的返回值。 任务---处理函数映射表
OSAL的主要功能
任务的登记，加载， 初始化及启动任务调 度 任务之间的信息传递 任务同步 中断操作 定时器功能 内存单元管理
OSAL你想知道的都在这里
OSAL你想知道的都在这里近日，21ic论坛TI无线连接论坛板块分享了一张OSAL调度机制的图，图片如下OSAL调度机制是何方神圣？OSAL为Operating System Abstraction Layer，即操作系统抽象层，支持多任务运行，它并不是一个传统意义上的操作系统，但是实现了部分类似操作系统的功能。
OSAL概念是由TI公司在ZIGBEE协议栈引入,他的意思是”模拟操作系统”,此OS,并非一个真正的OS,而是模拟OS的一些方法为广大编程者提供一种写MCU程序的方法.当有一个事件发生的时候，OSAL负责将此事件分配给能够处理此事件的任务，然后此任务判断事件的类型，调用相应的事件处理程序进行处理。
现有的嵌入式操作系统可以分为两类，即通用的多任务操作系统(General—purpose Multi-tasking OS)和事件驱动的操作系统(Event-driven OS)。
前者能够很好地支持多任务或者多线程，但是会随着内部任务切换频率的增加而产生很大的开销，这类操作系统有：uC ／OS-II、嵌入式Linux、WinCE等。
后者支持数据流的高效并发，并且考虑了系统的低功耗要求，在功耗、运行开销等方面具有优势。
典型的代表如TinyOSl291。
目前TinyOS操作系统支持的平台有ATMEL公司的A VR系列、TI公司的MSP430系列。
由于TinyOS操作系统还没有对Chipcon公司（才知道TI把它收购了）提供CC2430开发平台提供支持，因此，要在CC2430开发平台上使用TinyOS系统来开发Zigbee协议栈软件，就必须首先对TinyOS进行移植。
因此Chipcon公司为自己设计的ZStack协议栈中提供了一个名为操作系统抽象层OSAL 的协议栈调度程序。
Osal主要提供如下功能:任务注册、任务间同步互斥、中断处理存储器分配和管理、提供定时器功能。
liteos任务调度原则
liteos任务调度原则一、引言LiteOS是华为公司开发的一款轻量级操作系统，它具有高效、稳定、安全等特点，并且可以适应各种不同的硬件平台。
在LiteOS中，任务调度是非常重要的一个组成部分，它负责管理和调度系统中的所有任务，确保系统能够高效地运行。
因此，在LiteOS中，需要遵循一些任务调度原则，以确保系统能够正常运行。
二、 LiteOS任务调度原则1. 任务优先级在LiteOS中，每个任务都有一个优先级，优先级越高的任务会被更早地执行。
因此，在设计LiteOS时，需要根据不同任务的重要性来确定它们的优先级。
通常情况下，系统内核和驱动程序的优先级应该比较高，而用户应用程序的优先级则相对较低。
2. 时间片轮转时间片轮转是一种常见的任务调度算法，在LiteOS中也采用了这种算法。
时间片轮转可以确保每个任务都有机会得到执行，并且可以防止某个任务长时间占用CPU资源导致其他任务无法执行。
在LiteOS中，默认时间片为10ms。
3. 互斥锁和信号量在多线程环境下，数据竞争是一个非常常见的问题，为了避免数据竞争，LiteOS中采用了互斥锁和信号量机制。
互斥锁可以确保同一时间只有一个任务能够访问共享资源，而信号量则可以控制任务之间的同步与通信。
4. 任务挂起和恢复在LiteOS中，可以通过挂起和恢复任务来实现任务的动态管理。
当某个任务暂时不需要执行时，可以将其挂起；当需要重新执行时，则可以将其恢复。
这种机制可以有效地节省系统资源，并且可以提高系统的响应速度。
5. 中断处理在LiteOS中，中断处理是非常重要的一个环节。
当硬件设备产生中断时，系统需要快速地响应并且进行相应的处理。
因此，在设计LiteOS 时，需要考虑到中断处理程序的优先级，并且需要确保它们能够及时响应。
6. 堆栈管理在LiteOS中，每个任务都有自己的堆栈空间。
为了确保堆栈空间不会溢出或者出现其他问题，需要对堆栈进行管理。
具体来说，需要记录每个任务使用的堆栈空间大小，并且在堆栈空间即将溢出时及时进行调整。
linux的任务调度机制
linux的任务调度机制摘要：1.Linux任务调度机制简介2.Linux任务调度器的工作原理3.调度策略和队列4.进程优先级和调度算法5.总结正文：Linux任务调度机制是操作系统中负责分配处理器时间片给各个进程的核心组件。
它依据特定的策略和算法，确保公平、高效地管理进程的执行。
本文将详细介绍Linux任务调度机制的各个方面。
1.Linux任务调度机制简介Linux采用基于优先级的抢占式调度算法，以确保处理器资源得到充分利用。
调度器通过周期性地在就绪队列中选择一个或多个进程，将它们分配给处理器执行。
调度器主要依据进程的优先级和当前的负载情况来决定哪个进程获得处理器资源。
2.Linux任务调度器的工作原理Linux任务调度器的核心组件是调度实体（scheduler entity），它包括进程队列、调度策略和调度算法。
调度实体根据系统的当前状态，按照策略和算法来选择下一个要执行的进程。
调度实体的工作过程分为以下几个步骤：- 进程创建：当一个新进程被创建时，调度器会为其分配一个初始优先级，并将其加入就绪队列。
- 进程执行：调度器从就绪队列中选择一个或多个进程，将它们分配给处理器执行。
执行过程中，进程可能因时间片用完或被阻塞而放弃处理器资源。
- 进程更新：调度器周期性地更新进程的优先级和状态，以反映其当前的执行情况。
- 进程退出：当进程完成执行或被终止时，调度器会将其从进程队列中移除。
3.调度策略和队列Linux调度器支持多种调度策略，如FIFO（先进先出）、SJF（短作业优先）和RR（时间片轮转）。
调度策略决定了进程在队列中的排列顺序，从而影响了调度器选择下一个进程的依据。
Linux中有两个主要的进程队列：就绪队列和运行队列。
就绪队列包含了所有等待处理器资源的进程，而运行队列则存放了当前正在执行的进程。
调度器会根据策略从就绪队列中选择一个或多个进程，将其加入运行队列。
4.进程优先级和调度算法Linux中的进程优先级是一个0-139的整数，优先级数值越低，进程获得处理器资源的机会越高。
OSAL
OSAL一、概述OSAL(Operating System Abstraction Layer)，翻译为“操作系统抽象层”，OSAL 就是以实现多任务为核心的系统资源管理机制。
所以OSAL与标准的操作系统还是有很大的区别的。
简单而言，OSAL实现了类似操作系统的某些功能，但并不能称之为真正意义上的操作系统。
二、OSAL系统的初始化首先在main()中调用OSAL初始化函数Init_Osal()，在Init_Osal()中通过调用osal_init_system()来进行初始化OSAL，在调用osal_init_system()过程中关闭所有中断。
在osal_init_system()中包括了内存、定时器、任务初始化、添加任务和初始化添加的任务等。
（分别为函数osal_mem_init();osalTimerInit();osalTaskInit(); osalAddTasks();osalInitTasks();osal_mem_kick();）现在我们先进行OSAL系统任务是如何运行的进行分析。
关于任务初始化中主要用到osalTaskInit(); osalAddTasks();osalInitTasks();这三个函数。
osalTaskInit()函数的功能是将任务头指针tasksHead置零，有效任务指针activeTask置零，并且初始化任务ID变量taskIDs为零。
osalAddTasks()函数的功能是添加所有的任务，所谓的添加任务就是在系统内存空间（此部分关于内存的操作将放到最后进行说明）中申请一段空间用于存储任务的结构变量osalTaskRec，按照链表的形式存储所有的任务结构变量，此结构变量中将存储所有任务所需要的信息。
通过调用osalTaskAdd（）依次添加每个任务。
添加任务有三个作用的参数，他们分别是：pfnInit、pfnEventProcessor和taskPriority（任务初始化函数地址、任务处理函数地址和任务的优先级）而taskID参数则是系统通过osalAddTasks()函数随机给分配的。
嵌入式系统中的实时操作系统调度算法
嵌入式系统中的实时操作系统调度算法嵌入式系统是一种特殊的计算机系统，其设计目标是在特定的应用领域内提供高度可靠和实时的性能。
实时操作系统（RTOS）是嵌入式系统中常用的操作系统类型，它以管理任务和资源的方式为应用程序提供服务。
实时操作系统中的任务调度算法起着至关重要的作用，它们决定了任务执行的顺序和优先级，直接影响系统的实时性能和稳定性。
实时操作系统中常用的任务调度算法包括时间片轮转调度（Round-Robin Scheduling）、优先级调度（Priority Scheduling）、最早截止时间优先调度（Earliest Deadline First Scheduling）等。
每种调度算法都有其自身的特点和适用场景，下面将逐一进行介绍。
1. 时间片轮转调度算法时间片轮转调度算法是实时操作系统中最常见的调度算法之一。
它基于任务的优先级，为每个任务分配一个固定长度的时间片，并按顺序轮流执行任务，每个任务在一个时间片内执行完毕后转移到下一个任务。
当时间片用尽时，下一个任务将获得执行机会。
这种调度算法保证了每个任务的执行时间相对均匀，避免了某个任务霸占资源而导致其他任务无法运行的情况。
时间片轮转调度算法适用于任务的执行时间相对较短和相对平衡的场景，对于响应时间要求较高的实时系统非常有效。
然而，当任务的执行时间差异较大或任务的数量过多时，时间片轮转调度算法可能会导致任务响应时间的不确定性，不适用于要求确定性响应时间的实时系统。
2. 优先级调度算法优先级调度算法是一种简单而直观的调度算法，它为每个任务分配一个优先级，并按照优先级顺序进行调度，具有较高优先级的任务将优先执行。
在实时操作系统中，任务的优先级通常由开发者根据任务的重要性、对实时性的要求和资源的需求等因素进行设定。
优先级调度算法适用于对任务执行时间要求相对灵活的实时系统。
这种调度算法在任务完成时间较长的情况下可以保证重要任务先执行，但是如果任务的数量过多或优先级设置不当，可能会导致低优先级任务长时间等待的情况，从而影响系统的实时性。
调度算法思想总结
调度算法思想总结调度算法是计算机操作系统中的重要概念，它决定了如何分配和管理计算机资源，保证系统运行的高效性和公平性。
在现代计算机系统中，有多种调度算法可供选择，每种算法都有其特定的思想和应用场景。
首先，先来介绍一下调度算法的基本概念。
调度算法是操作系统内核中的一个模块，其主要任务是管理系统中各个任务的执行顺序和资源分配。
在多任务操作系统中，有多个任务同时运行，而调度算法决定了任务之间的优先级、时间片、运行队列等相关参数。
通过合理的调度算法，可以提高系统的吞吐量和响应时间。
调度算法的思想主要包括以下几个方面：1. 公平性：调度算法应该尽量保证每个任务都能够得到公平的执行机会。
例如，轮转调度算法就是一种公平的算法，它将任务按照顺序轮流执行，使得每个任务都有机会运行一段时间。
2. 响应时间：调度算法应该尽量保证任务的快速响应。
例如，短作业优先调度算法将任务按照执行时间排序，优先执行执行时间短的任务，以提高系统的响应速度。
3. 吞吐量：调度算法应该尽量提高系统的吞吐量，即单位时间内完成的任务数量。
例如，最短剩余时间优先调度算法将任务按照执行时间排序，优先执行剩余执行时间短的任务，以提高系统的效率。
4. 资源利用率：调度算法应该尽量提高系统的资源利用率，避免资源的浪费。
例如，最佳适应调度算法根据任务的资源需求和系统的资源状态进行调度，使得资源利用率最大化。
5. 策略灵活性：调度算法应该具有灵活的策略，以适应不同的应用场景和需求。
例如，优先级调度算法根据任务的优先级进行调度，可以根据不同任务的重要性和紧急程度进行调整。
以上是调度算法的基本思想，下面将介绍一些常见的调度算法及其特点。
1. 先来先服务调度算法（FCFS）：按照任务提交的顺序进行调度，不考虑任务的执行时间和优先级。
这种算法简单易实现，但由于无法预测任务的执行时间，可能导致长任务占用资源导致系统响应时间较长。
2. 短作业优先调度算法（SJF）：按照任务的执行时间进行调度，优先执行执行时间较短的任务。
linux下常见的调度策略及调度原理
linux下常见的调度策略及调度原理Linux是一种开源的操作系统，广泛应用于服务器和嵌入式设备中。
在Linux系统中，进程调度策略是操作系统的核心组成部分之一，它决定了进程的执行顺序和时间分配。
本文将介绍Linux下常见的调度策略及其调度原理。
在Linux系统中，常见的进程调度策略包括先来先服务（FCFS）、最短作业优先（SJF）、时间片轮转（RR）和优先级调度（Priority Scheduling）等。
先来先服务（FCFS）是一种简单而直观的调度策略，它按照进程到达的先后顺序进行调度。
即当一个进程到达系统时，它将被放入就绪队列的末尾，并等待CPU的分配。
当CPU空闲时，系统将选择就绪队列中的第一个进程分配给CPU执行。
这种调度策略的优点是公平性强，但缺点是无法处理长作业和短作业的差异，容易产生"饥饿"现象。
最短作业优先（SJF）调度策略是根据进程的执行时间来决定优先级的调度策略。
即系统会选择执行时间最短的进程先执行，以减少平均等待时间。
这种调度策略的优点是能够最大程度地减少平均等待时间，但缺点是可能会出现长作业等待时间过长的问题。
时间片轮转（RR）是一种基于时间片的调度策略，每个进程被分配一个固定长度的时间片。
当一个进程的时间片用完时，系统将把CPU分配给下一个进程。
这种调度策略的优点是能够有效地平衡进程之间的响应时间，但缺点是可能会导致频繁的上下文切换。
优先级调度（Priority Scheduling）是一种根据进程优先级来决定调度顺序的策略。
每个进程被分配一个优先级，优先级越高的进程越容易被调度执行。
这种调度策略的优点是能够根据不同进程的需求进行灵活调度，但缺点是可能会导致低优先级进程的"饥饿"问题。
在Linux系统中，调度算法的实现是通过内核的进程调度器来完成的。
内核中的调度器会根据不同的调度策略来选择下一个要执行的进程，并将其上下文切换到CPU中执行。
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typedef void (*pTaskInitFn)(unsigned char task_id) ； //指向任务初始化函数 typedef void (*pTaskEventHandlerFn)(usigned char task_id unsigned short event_flag)； //指向事件处理函数
三部分：1、任务调度
2、时间管理
3、原语通信
（一）任务调度
//每层任务=对应事件处理函数
//任务链表，任务按优先级插入 ZigBee 协议栈中的每一层都有很多原语操作要执行，因此对于整个协议栈来说，就会有很多并发操作要执行。协议栈 的每一层都设计了一个事件处理函数，用来处理与这一层操作相关的各种事件。这些事件处理函数可以看成是与协议栈 每一层相对应的任务，由 ZigBee 协议栈中调度程序 OSAL 来进行管理。这样，对于协议栈来说，无论何时发生了何种事 件，我们都可以通过调度协议栈相应层的任务，即事件处理函数来进行处理。这样，整个协议栈便会按照时间顺序有条
typedef struct osalTaskRec { struct osalTaskRec *next; //指向链表中下一个结构体 pTaskInitFn pfnInit; //指向相关层任务初始化函数 pTaskEventHandlerFn pfnEventProcessor; //指向相关层事件处理函数 byte taskID; //对应当前任务 ID byte taskPriority; //当前任务优先级 uint16 events; //需要被处理的事件，0 表示没有要被处理事件 } osalTaskRec_t; //链表中的每一项数据结构
3、原语通信：请求响应原语操作：一旦调用了下层相关函数后，就立即返回。下层处理函数在操作结束后，将结果以 消息的形式发送到上层并产生一个系统事件，调度程序发现这个事件后就会调用相应的事件处理函数对它进行处理。两 个相关函数：向目标任务发送消息的函数；消息提取函数。
一、操作系统介绍 现有的嵌入式操作系统可以分为两类，即通用的多任务操作系统(General—purpose Multi-tasking OS)和事件驱动的 操作系统(Event-driven OS)。前者能够很好地支持多任务或者多线程，但是会随着内部任务切换频率的增加而产生很 大的开销，这类操作系统有：uC／OS-II、嵌入式 Linux、WinCE 等。后者支持数据流的高效并发，并且考虑了系统的低 功耗要求，在功耗、运行开销等方面具有优势。典型的代表如 TinyOSl291。
网络层中，事件处理函数 nwk_event_loop()，用来处理与网络层相关的各种事件。函数声明为
extern void nwk_event_loop(byte task_id, uint16 event_flag);
//event_flag 标志需要在网络层处理的事件
//-------------------------------------------------------------------------------------
（二）时间管理 协议栈中的每层都会有很多不同的事件发生，这些事件发生的时间顺序各不相同。很多时候，事件并不要求立即得到处 理，而是经过一定的时间后再进行处理。OSAL 调度程序设计了与时间管理相关的函数，用来各种不同的要被处理的事 件。 对事件进行时间管理，OSAL 也采用了链表的方式进行，有时发生一个要被处理的事件，就启动一个逻辑上的定时器， 并将此定时器添加到链表当中。利用硬件定时器作为时间操作的基本单元。设置时间操作的最小精度为 1ms，每 1ms 硬 件定时器便产生一个时间中断，在时间中断处理程序中去更新定时器链表。每次更新，就将链表中的每一项时间计数减 1，如果发现定时器链表中有某一表项时间计数已减到 0，则将这个定时器从链表中删除，并设置相应的事件标志。这 样任务调度程序便可以根据事件标志进行相应的事件处理。具体参见关于“系统时钟”的记录。 时间管理函数： extern byte osal_start_timer(byte task_id, uint16 event_id, uint16 timeout_value); 这个函数为事件 event_id 设置超时等待时间 timeout_value。一旦等待结束，便为 task_id 所对应的任务设置相应的 事件发生标记，再对事件进行相应处理。 （三）原语通信 （原语只是一个理论层面上的术语，描述了服务层次的关系，以及两个通信的 N 用户和它们相连的 N 层（子层）对待协 议实体之间的关系。初学时总是想不通原语跟协议栈的代码有什么关系，后来才了解了原语只是规范里面的一个术语， 反映到协议栈代码里就是一个个具体的函数了！例如我们可以看到很多原语是以 request,confirm 等为后缀的，到了程 序里面就是相应的 request 请求函数，confirm 确认函数了。） 对请求（request）、响应（response）原语可以直接使用函数调用来实现 对确认（confirm）、指示（indication）原语则需采用间接处理机制来完成 一个原语的操作往往需要逐层调用下层函数并根据下层返回的结果来进行进一步的操作。在这种情况下，一个原主的操 作从发起到完成需要很长时间。因此，如果让程序一直等待下层返回的结果再进一步处理，会使微处理器大部分时间处 于循环等待之中，无法及时处理其它请求。 因此，与请求、响应原语操作相对应的函数，一旦调用了下层相关函数后，就立即返回。下层处理函数在操作结束后， 将结果以消息的形式发送到上层并产生一个系统事件，调度程序发现这个事件后就会调用相应的事件处理函数对它进行 处理。（调用就返回，而不管函数有没有处理完成。当函数处理完成后将结果以消息的形式发送到上层产生一个系统事 件）。 OSAL 调度程序用两个相关的函数来完成这个过程： 1、向目标任务发送消息的函数 这个函数主要用来将原语操作结果以消息的形式往上层任务发送，并产生一个系统事件来通知调度程序。函数声明如下： extern byte osal_msg_send(byte destination_task,byte *msg_ptr,byte len); 参数 destination_task 是目标任务的任务号，参数指针 msg_ptr 指向要被发送的消息，参数 len 为消息长度 2、消息提取函数 这个消息用来从内存空间中提取相应的消息。其中消息结构和函数声明如下： typedef struct { byte task_id; byte dst_task_id; byte send_len;
} （2）设置事件发生标志 当协议栈中有任何事件发生时，我们可以通过设置 osalTaskRec_t 结构中的 events 来标记有事件发生，以便主循环函数能够及时加以处理。函数声明如下： extern byte osal_set_event(byte task_id,uint16 event_flag);
不紊的运行。 ZigBee 协议栈的实时性要求并不高，因此在设计任务调度程序时，OSAL 只采用了轮询任务调度队列的方法来进行任务 调度管理。
OSAL 采用一个链表结构来管理协议栈各层相应的任务。链表中的每一项是一个结构体，用来记录链表中相关任务的基 本信息。链表的建立是按照任务优先级从高到低的顺序进行插入的。优先级高的任务将被插入到优先级低的任务前面。 如果俩任务优先级相同，则按照时间顺序加入到链表中。那么这个任务链表在系统启动的时候建立，一旦建立后便一直 存在于事个系统运行的过程中，直到系统关闭或硬件复位才被销毁。
上面记录的是链表中的每一项数据结构，与任务链表有关的主要操作有：添加 任务到列表中；获取下一个活动任务；根据 taskID 值查找相应的任务。
（1）在任务管理列表中添加任务
这个函数遍历整个任务队列链表，并按照优先级的高低将优先级高的任务插入 到优先级低的任务前面；否则，就将任务插入到链表的尾部。在这个过程中， 将为每个任务分配一个唯一的任务号。函数声明为：
目前 TinyOS 操作系统支持的平台有 ATMEL 公司的 AVR 系列、TI 公司的 MSP430 系列。由于 TinyOS 操作系统还没有对 Chipcon 公司（才知道 TI 把它收购了 ）提供 CC2430 开发平台提供支持，因此，要在 CC2430 开发平台上使用 TinyOS
系统来开发 Zigbee 协议栈软件，就必须首先对 TinyOS 进行移植。灰常麻烦 ……
//-------------------------------------------------------------------------------------
对于 pfnInit，是指向相关层任务初始化函数的指相关数据进行初始化操作。函数声明为
Extern osalTaskAdd(pTaskInitFn pfnInit,pTaskEventHandleFn pfnEventProcessor,byte task Priorty); （2）获取下一个活动任务 这个函数将根据 osalTaskRec_t 结构中的 events 标记来获取任务队列中下一个要 执行的任务。函数声明： Extern osalTaskRec_t *osalNextActiveTask(void) ; （3）根据 taskID 查找任务 这个函数将根据任务列表在建立过程中为协议栈中每个任务分配的任务号，来 查找对应任务。函数声明： Extern osalTaskRec_t *osalFindTask(byte taskID); 当任务链表建立成功后，系统便开始运行。如果在系统运行的过程中有事件发 生，系统就会通过调用相应的任务，即事件处理函数，对所发生的事件进行相 应处理。在整个运行过程中，调度程序（OSAL）始终不停地轮询任务队列链表， 以发现需要处理的事件。这个过程涉及两个函数操作： 1、调度程序主循环函数 2、设置事件发生标志函数 （1）系统主循环 这个函数始终不停地轮询队列链表，来处理系统发生的各种事件。函数声明和 部分实现如下： extern void osal_start_system(void); //无限循环 for(; ; ) { activeTask=osalNextActiveTask(); if(activeTask) { StoreDisableInts; events=activeTask—>events; activeTask—>events=0; if(events!=0) { (activeTask—>pfnEventProcessor)(activeTask—>taskID,events); RestoreInts; } }