[发明专利]一种增强实时性能的任务管理方法

说明书

技术领域

本发明涉及实时系统操作系统内核设计领域，具体涉及一种在RTEMS实时操作系统中增强实时性能的任务管理方法。

背景技术

随着实时系统的需求越来越多，规模越来越大，传统的小规模的单片机系统已经不能满足面向大规模实时控制系统的需要。实时系统在规模变大的同时，也有很多的设计因素与实时性、时间确定性产生矛盾，必须在现有实时操作系统的基础上做出更多的优化，才能让整个系统的更加稳定，具有更强的时间确定性，让应用程序开发者拥有更大的灵活性。

RTEMS作为一种开源的实时操作系统，本身的优点很多，但是如果被应用到高精度控制的实时系统中，目前还有许多缺点。主要表现在以下几点：1.任务调度采用基于优先级调度的方式，只要高优先级任务处于就绪态，低优先级的任务就立刻被抢占。2.任务规模比较大的时候，多任务争夺一个资源的时候，时间延迟波动较大，无法满足硬实时系统时间确定性的需求。3.作为同等优先级的任务就绪之后，会采用时间片乱转的调度算法进行调度。而无法控制同等优先级任务的运行顺序。4.调度算法的设计比较单一，如果根据信号量触发某个任务的运行，需要执行一系列的系统调用，比较耗时，而且也无法强制执行指定任务。

发明内容

鉴于现有RTEMS实时操作系统中的缺陷，本发明的目的在于提供一种在RTEMS实时操作系统中增强实时性能的任务管理方法，其特征在于包括如下步骤：

A、通过发送信号量的方式调度某一个任务，调度的方式有两种：一种是将该任务放入就绪队列中，等待被调度；另一种是强制执行该任务；

B、将所述就绪队列设置为同优先级任务队列，如果根据所述某一任务的信号量的状态值确定其应该被放入就绪队列，则将该所述某一任务排到同优先级任务队列；反之则强制抢占处理器资源并执行该任务；

C、为所述某一任务指定优先级抢占阀值，优先级超过该抢占阀值的任务可对所述某一任务进行抢占，而优先级小于该抢占阀值的任务则不被允许抢占该所述某一任务，系统进行调度计算之前，通过比对抢占阀值，确定是否进行任务切换；

D、当所述某一任务添加到所述同优先级任务队列中时，根据其信号量以及抢占阀值判断其所属优先级等级，并在所述同优先级任务队列中定位插入位置，从而形成一个有序的任务阻塞队列。

进一步，本发明所述的在RTEMS实时操作系统中增强实时性能的任务管理方法，其特征在于在所述步骤B中，定义同优先级任务队列辅助数据结构，对同优先级任务队列中的任务进行计数，并在系统改变任务状态和任务优先级的时候，根据该辅助数据结构进行就绪队列的任务自增或自减操作。

进一步，本发明所述的在RTEMS实时操作系统中增强实时性能的任务管理方法，其特征在于在所述步骤B中，通过系统调用可以将所述某一任务添加到同优先级任务队列的任意位置。

进一步，本发明所述的在RTEMS实时操作系统中增强实时性能的任务管理方法，其特征在于的所述系统调用针对同优先级任务队列的操作包括：将当前任务移动到指定任务ID的后继结点；或者将当前任务移动到任意指定结点。

进一步，本发明所述的在RTEMS实时操作系统中增强实时性能的任务管理方法，其特征在于在所述步骤C中，通过系统调用可以改变抢占阀值。

进一步，本发明所述的在RTEMS实时操作系统中增强实时性能的任务管理方法，其特征在于在所述步骤D中，在同优先级任务队列中定位新任务采用多链表的辅助结构实现快速定位。

本发明所述的在RTEMS实时操作系统中增强实时性能的任务管理方法通过一系列任务管理操作，提高系统的实时性，增加系统的时间确定性，减少系统在随着任务规模变大出现实时性能大幅度波动的情况。

附图说明

图1是本发明在RTEMS实时操作系统中增强实时性能的任务管理方法的流程图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1是本发明在RTEMS实时操作系统中增强实时性能的任务管理方法的流程图，包括如下步骤：

A、通过发送信号量的方式调度某一个任务，调度的方式有两种：一种是将该任务放入就绪队列中，等待被调度；另一种是强制执行该任务；

步骤A设计信号量触发任务调度机制，在RTEMS操作系统中以如下方式实现：

(1)定义信号量响应的两种操作码。