解決優(yōu)先級倒置問題的rtos優(yōu)先級調度策略

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1、解決優(yōu)先級倒置問題的RTOS優(yōu)先級調度策略大多數(shù)商用實時操作系統(tǒng)(RTOS)均采用基于優(yōu)先級的搶先調度器，這些系統(tǒng)為每個任務分配唯一的優(yōu)先等級。調度器可以保證在所有等待運行的任務中，真正運行的總是具有最高優(yōu)先級的任務。為了滿足上述目標，調度器需要在執(zhí)行中搶先優(yōu)先級較低的任務。由于多個任務共享資源，調度器控制范圍以外的事件可以在必要的情況下阻止具有最高優(yōu)先級的準備就緒任務運行。如果出現(xiàn)這種情形，將有可能使任務錯過臨界期限(criticaldeadline)，從而導致系統(tǒng)崩潰。優(yōu)先級倒置就是當具有最高優(yōu)先級的

2、準備就緒任務在應該運行卻無法執(zhí)行時所采用的一項應急措施。資源共享引發(fā)的問題在采用基于優(yōu)先級的調度器中，一旦兩個任務共享了資源(如存儲緩沖器)，那么其中之一通常具有較高的優(yōu)先級。高優(yōu)先級的任務期望一旦準備就緒就能運行，但當高優(yōu)先級任務就緒，而低優(yōu)先級任務正在使用共享資源時，高優(yōu)先級任務必須等待，直到低優(yōu)先級任務完成對共享資源的操作。這時，我們稱高優(yōu)先級任務被掛起。如果高優(yōu)先級任務必須滿足臨界期限，那么還必須計算所有共享資源在最壞條件下的“鎖定時間(lockouttime)”，并在設計中加以考慮。如果累積的鎖

3、定時間過長，那么資源共享機制就必須重新設計。任務需要共享資源進行通信和數(shù)據(jù)處理，但這種多線程特性并不適用于實時或嵌入式系統(tǒng)。優(yōu)先級倒置技術當高優(yōu)先級任務掛起時，中優(yōu)先級的任務搶先了正在使用共享資源的低優(yōu)先級任務，因而真正的問題來自運行階段；如果高優(yōu)先級任務已準備就緒并等待運行，但中優(yōu)先級任務此刻正在運行，這時就出現(xiàn)了優(yōu)先級倒置問題。低優(yōu)先級任務L和高優(yōu)先級任務H共享了資源，在任務L占有資源之后不久，任務H就緒；但這時任務H必須等待任務L完成對共享資源的操作。在任務L完成對共享資源的操作之前，任務M也已就緒

4、并將搶先任務L運行。在任務M(也許還包括其他的中優(yōu)先級任務)運行時，系統(tǒng)中具有最高優(yōu)先級的任務H仍然保持掛起狀態(tài)。許多優(yōu)先級倒置都不會給系統(tǒng)帶來危害，最多只是延遲了馬上應該運行的任務。但偶爾也會出現(xiàn)系統(tǒng)關鍵優(yōu)先級的倒置，例如這種情形就出現(xiàn)在1997年7月的火星“拓荒者(MarsPathfinder)”探測任務中?！巴鼗恼摺笔菍鹦潜韺舆M行高分辨率拍照并將照片發(fā)回地球的小飛行器。“拓荒者”遭遇的問題并不出自登陸軟件，而來自登陸命令軟件。大量的任務通過很大的一塊共享內(nèi)存區(qū)進行通信，其中部分是低優(yōu)先級的天氣數(shù)據(jù)

5、任務，另一些則是具有高優(yōu)先級的信息總線管理任務。設計該軟件的噴氣推進實驗室(JPL)的工程人員建立了信號量(semaphore)機制對共享內(nèi)存區(qū)數(shù)據(jù)進行存取控制。大部分時間里，軟件都能無故障地運行；但有時在任務執(zhí)行中，一個較為嚴重的問題足以引發(fā)整個軟件重啟。當?shù)蛢?yōu)先級的天氣任務獲得信號量并對共享內(nèi)存區(qū)進行存取時，就產(chǎn)生一連串導致系統(tǒng)崩潰的事件序列。在這段時間中，高優(yōu)先級的總線管理任務也需要信號量，但不得不等待信號量的釋放(因為天氣任務正在使用該信號量)。此后不久，觸發(fā)了一條中斷，導致中優(yōu)先級的通信任務就緒

6、。通信任務無須對共享內(nèi)存區(qū)進行存取，但該任務的優(yōu)先級高于其他正在運行的任務。因此低優(yōu)先級的天氣任務將被搶先，并開始運行中優(yōu)先級的通信任務。中優(yōu)先級任務需要進行大量的處理，因此將占用相當長的時間。這期間，低優(yōu)先級的天氣任務仍然占據(jù)信號量，而高優(yōu)先級的總線管理任務則在等待信號量的釋放。由于高優(yōu)先級的任務相當重要，因此經(jīng)常會觸發(fā)一個監(jiān)控定時器。如果未觸發(fā)監(jiān)控定時器，系統(tǒng)將自動重啟。這樣的問題并不由RTOS的錯誤(如對信號量的錯誤操作)導致，相反，軟件展現(xiàn)了信號量和進程間通信的一個顯著特征。實際上，“拓荒者”的R

7、TOS支持可選的工作區(qū)，而JPL的科學家根本就沒有實施這項功能。幸虧科學家們可以遠程操作工作區(qū)并完成任務。兩種優(yōu)先級倒置方案優(yōu)先級倒置研究獲得了兩種解決方案。第一種方案稱為優(yōu)先級繼承(priorityinheritance)，該技術強令低優(yōu)先級的任務繼承與之共享資源并被掛起的任意高優(yōu)先級任務的優(yōu)先等級。一旦高優(yōu)先級任務開始掛起，即可實施優(yōu)先級繼承，直到資源釋放。這需要得到操作系統(tǒng)的大力支持。第二種解決方案稱為優(yōu)先級頂置(priorityceiling)，該方案為每種資源都分配優(yōu)先級；調度器將該優(yōu)先級傳送至

8、任何存取資源的任務，而分配給資源的優(yōu)先級則為最高優(yōu)先級用戶的優(yōu)先級。一旦任務完成對該資源的操作，其優(yōu)先級恢復正常。優(yōu)先級頂置的一大特色就在于任務可以共享資源，并且只需簡單地改變資源的優(yōu)先級，因此就不再需要信號量。============================voidTaskA(void){...SetTaskPriority(RES_X_PRIO);//AccesssharedresourceX.SetTaskPri