关于VxWorks系统的任务调度机制浅析

关于VxWorks系统的任务调度机制浅析

杨坤

（苏州长风航空电子有限公司，江苏省苏州市215151）

摘要：本文首先简要分析了VxWorks系统的任务调度策略及算法，对优先级倒置出现的原因展开深入探讨，给出了具体的解决方案，最后探讨了静态表方式的具体实现方法，望能为此领域研究有所借鉴。

关键词：VxWorks系统；任务；调度机制

针对嵌入式系统而言，其除了要满足应用的基本功能需求之外，还应，安祖应用所提出的各种实时性要求。所以，嵌入式系统借助各种实用、先进的算法与策略，始终为系统行为的整体可预测性提供切实保障，也就是无论系统处于何种状态、运行至哪一时刻，任务调度程序均能为各任务提供合理、高效的资源分配，满足各任务的实时性要求。对于VxWorks系统来讲，其所提供的调度算法多以非周期性任务为对象，且为提供用于对周期性任务进行管理与调度的具体机制，且在传统的优先级抢占调度当中，同样存在比较突出的优先级倒置等问题，此些问题对系统的可预测性与实时性造成了严重影响，因而会使系统的整体性能降低。本文就VxWorks系统的具体任务调度机制作一探讨。

1.任务调度的基本依据

在整个VxWorks系统架构当中，各处于独立状态的程序，都可以称作一个任务，未能使Wind内核在管理、调度任务上变得更加方便，各任务均有自己专属的上下文，包含堆栈、时间片定时器、程序计数器等。针对调度程序而言，其基本功能即为在全部就绪的任务当中，选择运行价值最高的任务，将其投入到运行当中；通常情况下，多根据任务上下文当中的Counter、Priority选项来作为选择依据，其中，针对Priority来讲，其乃是整个任务体系中的静态优先级，而对于Counter而言，其则为任务剩余的具体时间片，其直接决定着一个任务运行状态的好坏。

2.任务调度的具体策略

2.1以静态优先级为基础的抢占调度

（1）优先级倒置。在所有静态优先级抢占方式当中，调度程序能够为高优先级的任务先执行提供切实保障。但在各任务之间，存在着比较突出的资源竞争问题，受此影响，会造成一个高优先级的任务比较被动，或者比较被迫的去等待一个低优先级的任务，当其完成后，方能去执行。此情况即为优先级倒置。比如在图1当中，t1、t2、t3的优先级自高至低；针对t3而言，其占据着由信号量提供保护的某种资源，当进临界区之后才执行，如果t3执行于临界区，t1处于就绪状态，那么t1会抢占t3去执行。当t1处于执行状态时，所需要进入的临界区需相同，此时，需得到的信号量也需相同，因资源之间存在竞争，t1会被阻塞，此时，t3便会被优先执行。但需要指出的是，t3在实际执行过程中，有被t2抢占的可能，受此影响，t3会再次阻塞，此状态可能会继续发生，因此，在下一个不确定的时间段内，t1会被阻塞，基于此状况下，若未制定具体措施，会导致此系统出现比较严重的不可预测性。

图1优先级倒置示意图

（2）解决方案。①优先级继承。使那些有资源的任务，阻塞于此资源上的全部任务的最高优先级运行，直至其全部资源均释放，最后此任务重回至正常优先级。②极限优先级。将临界资源均给予极限优先级，其等同于此阶段系统当中的最高优先级+1，如果任务已达临界区，此时，系统将极限优先级向此任务床底，使其达到最高优先级；如果任务已经退出临界区，在此之后，系统便会恢复至其原先正常的优先级，因而可以避免出现先级倒置状况。

2.2以动态优先级为基础的轮转调度

所谓动态优先级，从根本上来讲，就是仅需任务拥有CPU，优先级便会伴随时间的推移而持续减小，如果＜0，此时，标记任务便能够重新调度。针对动态优先级来讲，其在同优先级任务共享CPU还没有指明之前，准允占用整个CPU当中的部分时间片，也就是Counter的值。针对Counter的初值来讲，其相同于函数TaskSpawn()当中的Priority参数初值，当任务处于运行状态时，Counterr会持续减少，而Priority则不变，方便Counter为0时，重新对Counter进行赋值。由此可得知，当任务处于运行状态时，Counter的适当减少，能够为其他任务的运行提供条件与机会，直至Counter为0，CPU的使用才被完全放弃。

2.3静态表调度

借助静态表来进行周期任务调度的构造，并构造管理程序，以此来更好的满足VxWorks对各类型任务进行调度的基本需求。静态表调度管理的主要功能：（1）建静态表，对周期任务的基本信息进行等级。（2）周期任务一次结束运行，并且可以在静态表当中将任务的具体状态记录下来，挂起。（3）当已经积累到一定的任务周期数时，对此任务结束与否进行判断，在没有超时时，挂起任务，不然会出现报告、处理任务超时情况。

3.结语

综上，针对VxWorks系统而言，其任务调度机制能够为非周期任务间的协调关系，提供切实保障。而极限优先级机制，以及优先级继承，能够将优先级倒置问题有效解决掉。而针对静态表调度方式当中的静态表来讲，其生成于任务运行前，所以，在实际运行过程中，调度器有着比较小的开销，系统在可预测性上比较好，且便于实时性炎症，因此，引入静态表，使VxWorks系统的任务调度机制得到较大丰富。

参考文献

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[2]赵建坤,张大松,胡爱兰,等.基于VxWorks的星务管理系统软件多任务实时性调度设计[J].电子技术应用,2017,43(12):122-125.

[3]张林,王芙蓉.VxWorks嵌入式实时系统任务机制的研究[J].微型机与应用,2005,24(3):11-13

作者简介：杨坤（1982.01-），男，黑龙江省东宁市人，当前职务：设计员，当前职称：工程师，学历：本科，研究方向：嵌入式软件。