超時(shí)邏輯在OpenHarmony中的實(shí)現(xiàn)

前言

在軟件世界里面，超時(shí)是一個(gè)非常重要的概念。比如

● 當(dāng)前線程暫時(shí)休眠1秒鐘，休眠結(jié)束后繼續(xù)執(zhí)行

● 每5秒鐘采集一下CPU利用率

● 數(shù)據(jù)發(fā)送失敗，2秒鐘以后再試一試

● 等待某種數(shù)據(jù)，但最多等待50毫秒

應(yīng)用

//將當(dāng)前任務(wù)休眠若干tick數(shù)，tick為時(shí)間單位，常見值為10毫秒

LITE_OS_SEC_TEXT UINT32 LOS_TaskDelay(UINT32 tick)

//獲取信號(hào)量semHandle, 如果當(dāng)前信號(hào)量不可用且timeout不為0，則最多等待timeout所指定的時(shí)間，在這段時(shí)間內(nèi)如果信號(hào)量可用，則獲取成功，否則獲取失敗。

LITE_OS_SEC_TEXT UINT32 LOS_SemPend(UINT32 semHandle, UINT32 timeout)

//從空的消息隊(duì)列讀取消息，或者向滿的消息隊(duì)列寫消息時(shí)，如果timeout不為0，則最多等待timeout指定的時(shí)間，在這段時(shí)間內(nèi)消息隊(duì)列可讀或可寫，則進(jìn)行對(duì)應(yīng)的讀寫并返回成功，否則返回失敗。

LITE_OS_SEC_TEXT UINT32 LOS_QueueRead(UINT32 queueID, VOID *bufferAddr, UINT32 bufferSize, UINT32 timeOut)

LITE_OS_SEC_TEXT UINT32 LOS_QueueWrite(UINT32 queueID, VOID *bufferAddr, UINT32 bufferSize, UINT32 timeOut)

//獲取互斥鎖，如果當(dāng)前互斥鎖被其它線程占用，則最多等待timeout指定的時(shí)間，此時(shí)間內(nèi)其它線程釋放了互斥鎖并被本線程搶到則返回成功，否則返回失敗。

LITE_OS_SEC_TEXT UINT32 LOS_MuxPend(UINT32 muxHandle, UINT32 timeout)

//等待其它線程向本線程發(fā)送事件，最多等待timout指定的時(shí)間

LITE_OS_SEC_TEXT UINT32 LOS_EventRead(PEVENT_CB_S eventCB, UINT32 eventMask, UINT32 mode, UINT32 timeOut)

上述這些函數(shù)都是超時(shí)概念在OpenHarmony中liteos_m內(nèi)核里的具體應(yīng)用。

具體而言，liteos_m內(nèi)核如何實(shí)現(xiàn)這個(gè)超時(shí)邏輯的呢，我們接著看下一個(gè)章節(jié)

原理

如上圖所示。在時(shí)間軸上，黃色圓點(diǎn)代表需要進(jìn)行某種操作的時(shí)間點(diǎn)，而綠色圓點(diǎn)為檢查系統(tǒng)是否有超時(shí)事件需要處理的檢查時(shí)間點(diǎn)。系統(tǒng)周期性的進(jìn)行檢查(周期單位為tick)。在2個(gè)檢查點(diǎn)之間可能有超時(shí)事件，也可能無超時(shí)事件。

例如，根據(jù)上圖展示的情況。當(dāng)前在第一個(gè)檢查點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)了2個(gè)超時(shí)事件，那么這次處理這2個(gè)超時(shí)事件；隨著時(shí)間流逝，箭頭來到第2個(gè)檢查點(diǎn)，又發(fā)現(xiàn)2個(gè)超時(shí)事件，繼續(xù)處理；在第3個(gè)檢查點(diǎn)時(shí)，本段時(shí)間內(nèi)無超時(shí)事件，所以是空操作。后續(xù)的檢查以此類推。

代碼實(shí)現(xiàn)

為了準(zhǔn)確性以及時(shí)效性，本文選取了最新的版本的代碼來描述。上述檢查點(diǎn)和時(shí)間點(diǎn)由鏈表結(jié)構(gòu)進(jìn)行定義。具體在kernel/liteos_m/include/los_sortlink.h文件中。

由于原理圖中的超時(shí)事件發(fā)生是非均勻的，且存在有序依次發(fā)生的邏輯，所以，這些信息被維護(hù)在雙向鏈表中(對(duì)刪除操作更友好)。

SortLinkList代表了鏈表中的每一個(gè)需要處理事件的時(shí)間點(diǎn)，responseTime代表具體的時(shí)間值(從啟機(jī)開始的cpu cycle數(shù)目)。SortLinkAttribute代表鏈表的頭部(啞頭)。從名稱也能看出，這個(gè)是一個(gè)排序的雙向鏈表，排序的依據(jù)即responseTime這個(gè)數(shù)值。

需要注意的一個(gè)細(xì)節(jié)是：系統(tǒng)支持2個(gè)鏈表，其中一個(gè)是TASK鏈表，另一個(gè)是SWTMR鏈表。這2個(gè)鏈表實(shí)現(xiàn)方式一致，主要區(qū)別是，SWTMR鏈表超時(shí)處理是喚醒swtmr線程來處理超時(shí)事件，而task鏈表喚醒的是每個(gè)具體的task(sleep，ipc超時(shí)等場(chǎng)景)。使用swtmr線程來處理若干超時(shí)的機(jī)制，可以有效減少系統(tǒng)需要的線程數(shù)目，從而節(jié)省系統(tǒng)資源的占用。

總結(jié)

本文描述了超時(shí)邏輯在OpenHarmony中的實(shí)現(xiàn)，從原理，使用以及具體實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)上進(jìn)行了詳盡討論，并歸納整理了當(dāng)前這種實(shí)現(xiàn)方式所帶來的益處。

審核編輯：湯梓紅