【RT-Thread读书笔记】第一部分 内核简单原理

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RT-Thread读书笔记

第一部分

RT-Thread作为国产的物联网系统,改变了国人没有一款适合自己的国产物联网操作系统的现状。经过十几年的完善，我们才能看到这样一版强大的操作系统，才有我们目前读这本书的必要。

本人虽然常年从事嵌入式系统的研发工作，但是一直没想过一个真正的操作系统是如何诞生的，也没有想过如果让我去写一个操作系统我要怎么做；看了《RT-Thread内核实现与应用开发实战指南》，终于了解了RT-Thread到底是如何从无到有，如何完成任务调度，如何完成任务创建等一些列问题，对于深入理解操作系统，更好的使用操作系统无疑有着深刻的帮助。

1.   构建基本系统

操作系统的出现是为了改变轮巡式和前后台式程序结构，更加充分利用CPU的计算和执行能力而来了，根据书中的介绍，让我知道了多任务操作系统和原有程序执行方式的差别。

一个可以运行的基本系统我觉得应该包口，线程的创建，链表，堆栈管理，可运作的调度器。

这里我有几个问题提出，不知道原理：

1）   任务切换的基本方式是在中断中，将就绪的高优先级任务堆栈恢复到系统寄存器中，并让其运行的过程，那么哪些寄存器是应该在上下文切换过程中保存起来的，和需要恢复的；

2）   中断时候，不论是什么单片机都回保护现场，将一部分寄存器压入堆栈，如何确定哪些是自动压入堆栈的，哪些是需要我们后来手动压入堆栈的；

通过前9章的学习，我深刻的感悟到了对于一个操作系统，哪怕是最小的操作系统，都有些非常关键的地方：

1）   如何管理就绪任务列表，rtt是通过链表来完成的，也就是说，链表管理是rtt任务调度的一个重要组成部分，也是不同操作系统管理的不同地方；

2）   任务或线程切换的方式，rtt中是在PendSV_Handler异常中断中完成；

3）   任务切换的真谛就是保存正在运行的任务相关寄存器到任务堆栈中，切换高优先级就绪任务的堆栈内容进入寄存器中，并恢复系统运行；

4）   临界代码保护。进入临界段前通过关闭中断的方式来帮助保证临界代码的可靠性，退出临界代码时候恢复中断不是随意的，不能直接打开中断，应该根据进入临界代码前系统中断状态来决定，以防导致错误的打开中断使临界代码不能得到可靠的保证；

5）   通过SysTick定时中断完成系统定时，使线程阻塞延时得以实现。

2.   多任务的支持

与之前的多任务不同,现在的多任务开始支持优先级了,采用的方式为线程就绪优先级组和线程优先级表。这两个概念在我的理解中应该是：

1）   优先级组用来告诉系统哪些任务处于READY状态，并且可以按照一定的顺序给各个正在执行的线程状态排队；

2）   优先级表和优先级组配合，获取各个正在执行的线程的具体信息。

书中同时讲到了为了适合优先级机制对于软件的调整。

3.   定时器的实现

定时器是非常重要的内容，而多任务系统的定时器可以说是一个更加重要的存在。所有线程级别延时都离不开它。

书中将原有延时的处理方式做了调整，推广到了更加广泛的方式下实现定时器。那就是：采用全局的系统定时器列表，当线程延时时，把延时线程挂起，并将线程内定时器挂在系统定时器维护的双向链表内，并按照延时时间从小到大排序，通过SystemTick中对于链表中所有定时器的扫描，判断延时时间到达的线程定时器，并执行定时器的回调函数，将对应的线程添加到任务就绪表中，完成延时到唤醒的过程。

书中提到了具体的程序改动方法。

4.   时间片轮转

以前在使用RTOS时候经常听到这个名词,但是都不是深刻的了解时间片到底是如何轮转的,通过阅读第12章《支持时间片》后，我终于明白RTT是如何实现时间片轮转的。

这里面有几个地方我觉得是关键的：

1）   赋予线程时间片时间的概念；

2）   在时基更新函数中，利用双向就绪线程链表剔出时间片耗尽的线程，将其添加到本优先级链表尾部，同时将本优先级下一个线程添加到就绪列表中；

3）   对于没有时间片轮转的人物，执行的时间片时间不确定。

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wjl132

挺好的帖子

倾心思梦

谢谢分享！

沈婷婷

厉害