指令是穩(wěn)定的，但指令序列是變化的，只有這樣計(jì)算機(jī)才能夠?qū)崿F(xiàn)用計(jì)算來解決一切問題這個(gè)目標(biāo)。計(jì)算是穩(wěn)定的，但計(jì)算的數(shù)據(jù)是多變的，多態(tài)的，地址是數(shù)據(jù)，控制信號(hào)也是數(shù)據(jù)。指令集本身也是數(shù)據(jù)（固定的數(shù)據(jù)）。只有這樣才能夠讓計(jì)算機(jī)不必修改基礎(chǔ)架構(gòu)卻可以適應(yīng)不斷發(fā)展變化的技術(shù)革命。

cpu是負(fù)責(zé)執(zhí)行指令的，誰能給它指令？是線程（也叫任務(wù)）， 任務(wù)是內(nèi)核的調(diào)度單元，調(diào)度到哪個(gè)任務(wù)CPU就去執(zhí)行哪個(gè)任務(wù)的指令。 要執(zhí)行指令就要有個(gè)取指令的開始地址。 開始地址就是大家所熟知的main函數(shù)。一個(gè)程序被加載解析后內(nèi)核會(huì)在ELF中找到main函數(shù)的位置，并自動(dòng)創(chuàng)建一個(gè)線程，指定線程的入口地址為main函數(shù)的地址，由此開始了取指，譯指，執(zhí)指之路。

多線程內(nèi)核是怎么處理的？ 一樣的， 以JAVA舉例，對(duì)內(nèi)核來說 new thread中的run（） 函數(shù) 和 main（） 并沒有區(qū)別。 都是一個(gè)線程（任務(wù)）的執(zhí)行入口。 注意在系列篇中反復(fù)的說任務(wù)就是線程，線程就是任務(wù)，它們是一個(gè)東西在不同層面上的描述。對(duì)應(yīng)用層說線程，對(duì)內(nèi)核層說任務(wù)。 有多少個(gè)線程就會(huì)有多少個(gè)入口，它們統(tǒng)一接受調(diào)度算法的調(diào)度， 調(diào)度算法只認(rèn)優(yōu)先級(jí)的高低，不會(huì)管你是main（） 還是 run（） 而區(qū)別對(duì)待。

定時(shí)器的實(shí)現(xiàn)也是通過任務(wù)實(shí)現(xiàn)的，只不過是個(gè)系統(tǒng)任務(wù)OsSwtmrTaskCreate，優(yōu)先級(jí)最高，和入口地址OsSwtmrTask由系統(tǒng)指定。

所以理解CPU就要先理解任務(wù)，任務(wù)是理解內(nèi)核的主線，把它搞明白了分析內(nèi)核就輕輕松松，事半功倍了。看似高深的CPU只不過是摟草打兔子。不相信？那就看看內(nèi)核對(duì)CPU是怎么描述的吧。本篇就圍繞這個(gè)結(jié)構(gòu)體展開說。

Percpu

percpu變量，顧名思義，就是對(duì)于同一個(gè)變量，每個(gè)cpu都有自己的一份，它可以被用來存放一些cpu獨(dú)有的數(shù)據(jù)，比如cpu的id，cpu上正在運(yùn)行的任務(wù)等等。

Percpu g_percpu［LOSCFG_KERNEL_CORE_NUM］;//CPU核描述符，描述每個(gè)CPU的信息。

typedef struct {//內(nèi)核對(duì)cpu的描述

SortLinkAttribute taskSortLink; /* task sort link */ //掛等待和延時(shí)的任務(wù)

SortLinkAttribute swtmrSortLink; /* swtmr sort link */ //掛定時(shí)器

UINT32 idleTaskID; /* idle task id */ //空閑任務(wù)ID 見于 OsIdleTaskCreate

UINT32 taskLockCnt; /* task lock flag */ //任務(wù)鎖的數(shù)量，當(dāng) 》 0 的時(shí)候，需要重新調(diào)度了

UINT32 swtmrHandlerQueue; /* software timer timeout queue id */ //軟時(shí)鐘超時(shí)隊(duì)列句柄

UINT32 swtmrTaskID; /* software timer task id */ //軟時(shí)鐘任務(wù)ID

UINT32 schedFlag; /* pending scheduler flag */ //調(diào)度標(biāo)識(shí) INT_NO_RESCH INT_PEND_RESCH

#if （LOSCFG_KERNEL_SMP == YES）

UINT32 excFlag; /* cpu halt or exc flag */ //CPU處于停止或運(yùn)行的標(biāo)識(shí)

#endif

} Percpu;

至于 g_percpu的值怎么來的，因和編譯過程相關(guān)，將在后續(xù)編譯篇中說明。 Percpu結(jié)構(gòu)體不復(fù)雜，但很重要，一個(gè)一個(gè)掰開了說。

taskSortLink是干什么用的？ 一個(gè)任務(wù)在運(yùn)行過程中，經(jīng)常會(huì)主動(dòng)或被動(dòng)停止，而進(jìn)入等待狀態(tài)。

主動(dòng)停止情況， 例如：主動(dòng)delay300毫秒，這是應(yīng)用層很常見的操作。

被動(dòng)停止情況， 例如：申請(qǐng)互斥鎖失敗，等待某個(gè)事件發(fā)生。 發(fā)生這些情況時(shí)任務(wù)將被掛到taskSortLink上。這些任務(wù)可能來自不同的進(jìn)程，但都是因?yàn)樵诒贿@個(gè)CPU執(zhí)行時(shí)停下來了，等著再次被它執(zhí)行。下圖很清晰的看出在哪種情況下會(huì)被記錄在案。

UINT32 OsTaskWait（LOS_DL_LIST *list， UINT32 timeout， BOOL needSched）

{

LosTaskCB *runTask = NULL;

LOS_DL_LIST *pendObj = NULL;

runTask = OsCurrTaskGet（）;//獲取當(dāng)前任務(wù)

OS_TASK_SCHED_QUEUE_DEQUEUE（runTask， OS_PROCESS_STATUS_PEND）;//將任務(wù)從就緒隊(duì)列摘除，并變成阻塞狀態(tài)

pendObj = &runTask-》pendList;

runTask-》taskStatus |= OS_TASK_STATUS_PEND;//給任務(wù)貼上阻塞任務(wù)標(biāo)簽

LOS_ListTailInsert（list， pendObj）;//將阻塞任務(wù)掛到list上，，這步很關(guān)鍵，很重要！

if （timeout ！= LOS_WAIT_FOREVER） {//非永遠(yuǎn)等待的時(shí)候

runTask-》taskStatus |= OS_TASK_STATUS_PEND_TIME;//阻塞任務(wù)再貼上在一段時(shí)間內(nèi)阻塞的標(biāo)簽

OsAdd2TimerList（runTask， timeout）;//把任務(wù)加到定時(shí)器鏈表中

}

if （needSched == TRUE） {//是否需要調(diào)度

OsSchedResched（）;//申請(qǐng)調(diào)度，里面直接切換了任務(wù)上下文，至此任務(wù)不再往下執(zhí)行了。

if （runTask-》taskStatus & OS_TASK_STATUS_TIMEOUT） {//這條語句是被調(diào)度再次選中時(shí)執(zhí)行的，和上面的語句可能隔了很長時(shí)間，所以很可能已經(jīng)超時(shí)了

runTask-》taskStatus &= ~OS_TASK_STATUS_TIMEOUT;//如果任務(wù)有timeout的標(biāo)簽，那么就去掉那個(gè)標(biāo)簽

return LOS_ERRNO_TSK_TIMEOUT;

}

}

return LOS_OK;

}

LITE_OS_SEC_TEXT STATIC INLINE VOID OsAdd2TimerList（LosTaskCB *taskCB， UINT32 timeOut）

{

SET_SORTLIST_VALUE（&taskCB-》sortList， timeOut）;//設(shè)置idxRollNum的值為timeOut

OsAdd2SortLink（&OsPercpuGet（）-》taskSortLink， &taskCB-》sortList）;//將任務(wù)掛到定時(shí)器排序鏈表上

#if （LOSCFG_KERNEL_SMP == YES）//注意：這里的排序不是傳統(tǒng)意義上12345的排序，而是根據(jù)timeOut的值來決定放到CPU core哪個(gè)taskSortLink［0:7］鏈表上

taskCB-》timerCpu = ArchCurrCpuid（）;

#endif

}

OsAdd2SortLink，將任務(wù)掛到排序鏈表上，因等待時(shí)間不一樣，所以內(nèi)核會(huì)對(duì)這些任務(wù)按時(shí)間長短排序。

定時(shí)器相關(guān)三個(gè)變量，在系列篇定時(shí)器機(jī)制篇中已有對(duì)定時(shí)器的詳細(xì)描述，可前往以下查看。 v31.xx （定時(shí)器篇） | 內(nèi)核最高優(yōu)先級(jí)任務(wù)是誰？ 看完后就不難理解以下三個(gè)的作用了。

SortLinkAttribute swtmrSortLink;//CPU要處理的定時(shí)器鏈表

UINT32 swtmrHandlerQueue; //隊(duì)列中放各個(gè)定時(shí)器的響應(yīng)函數(shù)

UINT32 swtmrTaskID; // 其實(shí)就是 OsSwtmrTaskCreate

搞明白定時(shí)器的機(jī)制只需搞明白： 定時(shí)器（SWTMR_CTRL_S），定時(shí)任務(wù)（swtmrTaskID），定時(shí)器響應(yīng)函數(shù)（SwtmrHandlerItem），定時(shí)器處理隊(duì)列swtmrHandlerQueue 四者的關(guān)系就可以了。 一句話概括：定時(shí)任務(wù)swtmrTaskID是個(gè)系統(tǒng)任務(wù)，優(yōu)先級(jí)最高，它循環(huán)讀取隊(duì)列swtmrHandlerQueue中的已到時(shí)間的定時(shí)器（SWTMR_CTRL_S），并執(zhí)行定時(shí)器對(duì)應(yīng)的響應(yīng)函數(shù)SwtmrHandlerItem.

idleTaskID空閑任務(wù)，注意這又是個(gè)任務(wù)，每個(gè)cpu核都有屬于自己的空閑任務(wù)，cpu沒事干的時(shí)候就待在里面。空閑任務(wù)長什么樣？ Look！

//創(chuàng)建一個(gè)空閑任務(wù)

LITE_OS_SEC_TEXT_INIT UINT32 OsIdleTaskCreate（VOID）

{

UINT32 ret;

TSK_INIT_PARAM_S taskInitParam;

Percpu *perCpu = OsPercpuGet（）;//獲取CPU信息

UINT32 *idleTaskID = &perCpu-》idleTaskID;//每個(gè)CPU都有一個(gè)空閑任務(wù)

（VOID）memset_s（（VOID *）（&taskInitParam）， sizeof（TSK_INIT_PARAM_S）， 0， sizeof（TSK_INIT_PARAM_S））;//任務(wù)初始參數(shù)清0

taskInitParam.pfnTaskEntry = （TSK_ENTRY_FUNC）OsIdleTask;//入口函數(shù)

taskInitParam.uwStackSize = LOSCFG_BASE_CORE_TSK_IDLE_STACK_SIZE;//任務(wù)棧大小 2K

taskInitParam.pcName = “Idle”;//任務(wù)名稱 叫pcName有點(diǎn)怪怪的，不能換個(gè)撒

taskInitParam.usTaskPrio = OS_TASK_PRIORITY_LOWEST;//默認(rèn)最低優(yōu)先級(jí) 31

taskInitParam.uwResved = OS_TASK_FLAG_IDLEFLAG;//默認(rèn)idle flag

#if （LOSCFG_KERNEL_SMP == YES）//CPU多核情況

taskInitParam.usCpuAffiMask = CPUID_TO_AFFI_MASK（ArchCurrCpuid（））;//每個(gè)idle任務(wù)只在單獨(dú)的cpu上運(yùn)行

#endif

ret = LOS_TaskCreate（idleTaskID， &taskInitParam）;//創(chuàng)建task并申請(qǐng)調(diào)度，

OS_TCB_FROM_TID（*idleTaskID）-》taskStatus |= OS_TASK_FLAG_SYSTEM_TASK;//設(shè)置task狀態(tài)為系統(tǒng)任務(wù)，系統(tǒng)任務(wù)運(yùn)行在內(nèi)核態(tài)。

//這里說下系統(tǒng)任務(wù)有哪些？比如： idle，swtmr（軟時(shí)鐘），資源回收等等

return ret;

}

LITE_OS_SEC_TEXT WEAK VOID OsIdleTask（VOID）

{

while （1） {//只有一個(gè)死循環(huán)

#ifdef LOSCFG_KERNEL_TICKLESS //低功耗模式開關(guān)， idle task 中關(guān)閉tick

if （OsTickIrqFlagGet（）） {

OsTickIrqFlagSet（0）;

OsTicklessStart（）;

}

#endif

Wfi（）;//WFI指令：arm core 立即進(jìn)入low-power standby state，等待中斷，進(jìn)入休眠模式。

}

}

OsIdleTask是一個(gè)死循環(huán)，只有一條匯編指令Wfi. 啥意思？ WFI（Wait for interrupt）：等待中斷到來指令。 WFI一般用于cpuidle，WFI 指令是在處理器發(fā)生中斷或類似異常之前不需要做任何事情。具體在鴻蒙內(nèi)核源碼分析（總目錄）自旋鎖篇中有詳細(xì)描述，可前往查看。 說到死循環(huán)，這里多說一句，從宏觀尺度上來理解，整個(gè)內(nèi)核就是一個(gè)死循環(huán)。因?yàn)橛?軟硬中斷/異常 使得內(nèi)核能活躍起來，能跳到不同的地方去執(zhí)行，執(zhí)行完了又會(huì)沉寂下去，等待新的觸發(fā)到來。 這句話能理解嗎 ？

taskLockCnt 這個(gè)簡(jiǎn)單，記錄等鎖的任務(wù)數(shù)量。任務(wù)在運(yùn)行過程中優(yōu)先級(jí)是會(huì)不斷地變化的， 例如 高優(yōu)先級(jí)的A任務(wù)在等某鎖，但持有鎖的一方B任務(wù)優(yōu)先級(jí)低，這時(shí)就會(huì)調(diào)高B的優(yōu)先級(jí)至少到A的等級(jí)，提高B被調(diào)度算法命中的概率，如此就能快速的釋放鎖交給A運(yùn)行。 taskLockCnt記錄被CPU運(yùn)行過的正在等鎖的任務(wù)數(shù)量。

schedFlag 調(diào)度的標(biāo)簽。

typedef enum {

INT_NO_RESCH = 0， /* no needs to schedule *///不需要調(diào)度

INT_PEND_RESCH， /* pending schedule flag *///阻止調(diào)度

} SchedFlag;

調(diào)度并不是每次都能成功的，在某些情況下內(nèi)核會(huì)阻止調(diào)度進(jìn)行。例如：OS_INT_ACTIVE硬中斷發(fā)生的時(shí)候。

STATIC INLINE VOID LOS_Schedule（VOID）

{

if （OS_INT_ACTIVE） {//發(fā)生硬件中斷，調(diào)度被阻塞

OsPercpuGet（）-》schedFlag = INT_PEND_RESCH;//

return;

}

OsSchedPreempt（）;//搶占式調(diào)度

}

excFlag標(biāo)識(shí)CPU的運(yùn)行狀態(tài)，只在多核CPU下可見。

#if （LOSCFG_KERNEL_SMP == YES）

typedef enum {

CPU_RUNNING = 0， /* cpu is running */ //CPU正在運(yùn)行狀態(tài)

CPU_HALT， /* cpu in the halt */ //CPU處于暫停狀態(tài)

CPU_EXC /* cpu in the exc */ //CPU處于異常狀態(tài)

} ExcFlag;

#endif

以上為內(nèi)核對(duì)CPU描述的全貌，不是很復(fù)雜.

編輯：hfy