時(shí)間片調(diào)度法設(shè)計(jì)方案分析

引言
　　筆者曾在本刊2008年12期上發(fā)表過一篇文章——《基于μC/OS-11的時(shí)間片調(diào)度法設(shè)計(jì)》，近期在網(wǎng)絡(luò)上看到有很多感興趣的技術(shù)同行作了大量引用和轉(zhuǎn)載。根據(jù)在實(shí)際項(xiàng)目中的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，有必要對其再議，主要原因如下：①多任務(wù)的時(shí)間片調(diào)度在嵌入式領(lǐng)域有實(shí)用價(jià)值。一方面是很多嵌入式軟件系統(tǒng)升級有這種需求，舊的軟件模塊基于Endless Loop實(shí)現(xiàn)，升級到μC/OS-II后，若要最大限度地復(fù)用舊的軟件模塊，時(shí)間片調(diào)度算法是實(shí)現(xiàn)舊的設(shè)計(jì)模式到新架構(gòu)之間最簡單的橋梁。另一方面，對于控制領(lǐng)域，存在大量的耗時(shí)任務(wù)無法自動釋放控制權(quán)，時(shí)間片調(diào)度降低了任務(wù)設(shè)計(jì)的復(fù)雜度。剛剛發(fā)布不久的μC/OS-II，推出的重大改進(jìn)之一就是增加了對Round Robin的支持，更是表明μC/OS-II的使用者們對該功能的實(shí)際需求是切實(shí)存在的。
　　②不更改μC/OS-II內(nèi)核代碼實(shí)現(xiàn)時(shí)間片調(diào)度。《基于μC/OS-II的時(shí)間片調(diào)度法設(shè)計(jì)》對OS內(nèi)核代碼作了修改，雖然很少但增加了系統(tǒng)耦合度，對日后的項(xiàng)目維護(hù)和第三方升級都是不利的。如果存在完全不用更改內(nèi)核而僅基于OS服務(wù)的正常調(diào)用的實(shí)現(xiàn)方案，對系統(tǒng)的可靠性和移植性都是有益的。
　?、巯鄬Ζ藽/OS-III，μC/OS-II仍然有廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域。μC/OS-III作出了重大的改進(jìn)，增加了時(shí)間片調(diào)度，擴(kuò)展了任務(wù)數(shù)的限制，允許了同等優(yōu)先級任務(wù)的存在，更多新特性的引入帶來了內(nèi)核結(jié)構(gòu)的重整以及運(yùn)行時(shí)開銷的增加。雖然可以通過配置優(yōu)化系統(tǒng)，但就大部分的應(yīng)用而言，μC/OS-II完全能夠勝任，至少不需要僅僅為了時(shí)間片調(diào)度功能而選用μC/OS-III.
　　1調(diào)度原理
　　該調(diào)度算法對系統(tǒng)的要求有兩點(diǎn)：首先要建立一個(gè)額外的調(diào)度任務(wù)用于管理待調(diào)度的用戶任務(wù)時(shí)間片計(jì)時(shí)及其切換，我們將其命名為TaskRB_Scheduler；其次是保證其任務(wù)優(yōu)先級高于所有的待調(diào)度時(shí)間片任務(wù)，保證調(diào)度任務(wù)能搶占所有被調(diào)度任務(wù)的控制權(quán)。
　　我們假設(shè)系統(tǒng)中有3個(gè)任務(wù)需要分享時(shí)間片，分別為TaskRB_1、TaskRB_2、TaskRB_3.為了實(shí)現(xiàn)時(shí)間片的調(diào)度功能，還需要額外的調(diào)度任務(wù)TaskRB Scheduler，于是系統(tǒng)中的將會有4個(gè)任務(wù)。其中，TaskRB Scheduler由初始化代碼創(chuàng)建，而待調(diào)度的3個(gè)用戶任務(wù)的創(chuàng)建和管理完全由TaskRB Scheduler任務(wù)來完成。
　　TaskRB_Scheduler的運(yùn)行分為兩個(gè)階段：首先是初始化階段，負(fù)責(zé)所有時(shí)間片任務(wù)的創(chuàng)立并確保其處于Suspend狀態(tài)；然后是調(diào)度運(yùn)行階段，如圖