任务

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任务

基本概念

从系统的角度看,任务Task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。

OpenHarmony 内核中使用一个任务表示一个线程。

OpenHarmony 内核中同优先级进程内的任务统一调度、运行。

OpenHarmony 内核中的任务采用抢占式调度机制,同时支持时间片轮转调度和FIFO调度方式。

OpenHarmony 内核的任务一共有32个优先级(0-31),最高优先级为0,最低优先级为31。

当前进程内, 高优先级的任务可抢占低优先级任务,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。

任务状态说明

  • 初始化(Init):任务正在被创建。

  • 就绪(Ready):任务在就绪列表中,等待CPU调度。

  • 运行(Running):任务正在运行。

  • 阻塞(Blocked):任务被阻塞挂起。Blocked状态包括:pending(因为锁、事件、信号量等阻塞)、suspended(主动pend)、delay(延时阻塞)、pendtime(因为锁、事件、信号量时间等超时等待)。

  • 退出(Exit):任务运行结束,等待父任务回收其控制块资源。

图 1 任务状态迁移示意图

任务状态迁移说明:

  • Init→Ready:

    任务创建拿到控制块后为初始化阶段(Init状态),当任务初始化完成将任务插入调度队列,此时任务进入就绪状态。

  • Ready→Running:

    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,此刻该任务从就绪列表中删除。

  • Running→Blocked:

    正在运行的任务发生阻塞(挂起、延时、读信号量等)时,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。

  • Blocked→Ready :

    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),此时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。

  • Ready→Blocked:

    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。

  • Running→Ready:

    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,并加入就绪列表中。

  • Running→Exit:

    运行中的任务运行结束,任务状态由运行态变为退出态。若为设置了分离属性(LOS_TASK_STATUS_DETACHED)的任务,运行结束后将直接销毁。

运行机制

OpenHarmony 任务管理模块提供任务创建、任务延时、任务挂起和任务恢复、锁任务调度和解锁任务调度、根据ID查询任务控制块信息功能。

用户创建任务时,系统会将任务栈进行初始化,预置上下文。此外,系统还会将“任务入口函数”地址放在相应位置。这样在任务第一次启动进入运行态时,将会执行任务入口函数。

开发指导

接口说明

功能分类

接口名称

描述

任务的创建和删除

LOS_TaskCreateOnly

创建任务,并使该任务进入Init状态,不执行任务调度

LOS_TaskCreate

创建任务,并使该任务进入Ready状态,并调度

LOS_TaskDelete

删除指定的任务

任务状态控制

LOS_TaskResume

恢复挂起的任务

LOS_TaskSuspend

挂起指定的任务

LOS_TaskDelay

任务延时等待

LOS_TaskYield

显式放权,调整调用任务优先级的任务调度顺序

任务调度的控制

LOS_TaskLock

锁任务调度

LOS_TaskUnlock

解锁任务调度

任务优先级的控制

LOS_CurTaskPriSet

设置当前任务的优先级

LOS_TaskPriSet

设置指定任务的优先级

LOS_TaskPriGet

获取指定任务的优先级

任务信息获取

LOS_CurTaskIDGet

获取当前任务的ID

LOS_TaskInfoGet

获取指定任务的信息

任务绑核操作

LOS_TaskCpuAffiSet

绑定指定任务到指定cpu上运行,仅在多核下使用

LOS_TaskCpuAffiGet

获取指定任务的绑核信息,仅在多核下使用

任务调度参数的控制

LOS_GetTaskScheduler

获取指定任务的调度策略

LOS_SetTaskScheduler

设置指定任务的调度参数,包括优先级和调度策略

系统支持的最大任务数

LOS_GetSystemTaskMaximum

获取系统支持的最大任务数目

开发流程

任务的典型开发流程:

  1. 通过LOS_TaskCreate创建一个任务。

    • 指定任务的执行入口函数

    • 指定任务名

    • 指定任务的栈大小

    • 指定任务的优先级

    • 指定任务的属性,是否支持LOS_TASK_STATUS_DETACHED属性

    • 多核运行时,可以选择设置任务的绑核属性

  2. 任务参与调度运行,执行用户指定的业务代码。

  3. 任务执行结束,如果任务设置了LOS_TASK_STATUS_DETACHED属性,则任务运行结束后自动回收任务资源,如果未设置LOS_TASK_STATUS_DETACHED属性,则需要调用LOS_TaskDelete接口回收任务资源。

说明:

  • 内核态具有最高权限,可以操作任意进程内的任务。
  • 用户态进程通过系统调用进入内核态后创建的任务属于KProcess, 不属于当前用户态进程。

编程实例

代码实现如下:

UINT32 g_taskLoID;
UINT32 g_taskHiID; 
#define TSK_PRIOR_HI 4 
#define TSK_PRIOR_LO 5  
UINT32 ExampleTaskHi(VOID) 
{     
    UINT32 ret;
    PRINTK("Enter TaskHi Handler.\n"); 
    /* 延时2个Tick,延时后该任务会挂起,执行剩余任务中最高优先级的任务(g_taskLoID任务) */ 
    ret = LOS_TaskDelay(2);
    if (ret != LOS_OK) { 
        PRINTK("Delay Task Failed.\n");
        return LOS_NOK;     
    }      
    /* 2个Tick时间到了后,该任务恢复,继续执行 */ 
    PRINTK("TaskHi LOS_TaskDelay Done.\n"); 
    /* 挂起自身任务 */     
    ret = LOS_TaskSuspend(g_taskHiID); 
    if (ret != LOS_OK) {
        PRINTK("Suspend TaskHi Failed.\n"); 
        return LOS_NOK;
    }     
    PRINTK("TaskHi LOS_TaskResume Success.\n"); 
    return LOS_OK;
}

/* 低优先级任务入口函数 */ 
UINT32 ExampleTaskLo(VOID)
{     
    UINT32 ret;         
    PRINTK("Enter TaskLo Handler.\n");      
    /* 延时2个Tick,延时后该任务会挂起,执行剩余任务中就高优先级的任务(背景任务) */
    ret = LOS_TaskDelay(2);     
    if (ret != LOS_OK) {         
        PRINTK("Delay TaskLo Failed.\n");         
        return LOS_NOK;     
    }      
    PRINTK("TaskHi LOS_TaskSuspend Success.\n");
    /* 恢复被挂起的任务g_taskHiID */
    ret = LOS_TaskResume(g_taskHiID);
    if (ret != LOS_OK) {
        PRINTK("Resume TaskHi Failed.\n");
        return LOS_NOK;
    }      
    PRINTK("TaskHi LOS_TaskDelete Success.\n"); 
    return LOS_OK;
}  
/* 任务测试入口函数,在里面创建优先级不一样的两个任务 */ 
UINT32 ExampleTaskCaseEntry(VOID) 
{     
    UINT32 ret;     
    TSK_INIT_PARAM_S initParam = {0};

    /* 锁任务调度 */
    LOS_TaskLock();
    PRINTK("LOS_TaskLock() Success!\n");
    initParam.pfnTaskEntry = (TSK_ENTRY_FUNC)ExampleTaskHi;
    initParam.usTaskPrio = TSK_PRIOR_HI; 
    initParam.pcName = "HIGH_NAME";
    initParam.uwStackSize = LOS_TASK_MIN_STACK_SIZE;
    initParam.uwResved   = LOS_TASK_STATUS_DETACHED;

    /* 创建高优先级任务,由于锁任务调度,任务创建成功后不会马上执行 */
    ret = LOS_TaskCreate(&g_taskHiID, &initParam);
    if (ret != LOS_OK) {
        LOS_TaskUnlock();
        PRINTK("ExampleTaskHi create Failed! ret=%d\n", ret);
        return LOS_NOK;
    }      
    PRINTK("ExampleTaskHi create Success!\n");

    initParam.pfnTaskEntry = (TSK_ENTRY_FUNC)ExampleTaskLo;
    initParam.usTaskPrio = TSK_PRIOR_LO;
    initParam.pcName = "LOW_NAME";
    initParam.uwStackSize = LOS_TASK_MIN_STACK_SIZE;
    initParam.uwResved   = LOS_TASK_STATUS_DETACHED;

    /* 创建低优先级任务,由于锁任务调度,任务创建成功后不会马上执行 */     
    ret = LOS_TaskCreate(&g_taskLoID, &initParam);
    if (ret!= LOS_OK) {         
        LOS_TaskUnlock();          
        PRINTK("ExampleTaskLo create Failed!\n");
        return LOS_NOK;     
    }      
    PRINTK("ExampleTaskLo create Success!\n");  

    /* 解锁任务调度,此时会发生任务调度,执行就绪列表中最高优先级任务 */
    LOS_TaskUnlock();

    while(1){};
    return LOS_OK;
}  
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编译运行得到的结果为:

LOS_TaskLock() Success!
ExampleTaskHi create Success!
ExampleTaskLo create Success!
Enter TaskHi Handler.
Enter TaskLo Handler.
TaskHi LOS_TaskDelay Done.
TaskHi LOS_TaskSuspend Success.
TaskHi LOS_TaskResume Success.
TaskHi LOS_TaskDelete Success.
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