CN101833478A - 一种基于Alarm的调度表实现方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及操作系统的任务调度机制，属于操作系统任务调度方法技术领域，特指一种基于Alarm的调度表实现方法，其特点是在现有通用Alarm的基础上设计一种特殊Alarm，并基于此设计实现调度表的方法，基于通用Alarm和特殊Alarm设计在操作系统中的EP点插入方法；与现有技术相比，其能够一次激活多个任务，运行时间间隔更加灵活，应用前景十分广阔。
Description
技术领域
本发明涉及操作系统任务调度方法技术领域，特别涉及操作系统的任务调度机制，是一种基于Alarm的调度表实现方法。
背景技术
Alarm(警报，或是闹钟)是处理操作系统中重复事件的一种现有机制。比如计时器重复产生中断，或者译码器在转轴转动了一个角度产生一个中断，这些事件被特殊的计时器记录，Alarm的实现就是基于计时器的。一个Alarm与一个计时器关联，但是一个计时器可以关联多个Alarm。每个Alarm中有一个到期时间，当一个Alarm到达用户配置好的时间点，就会处理用户配置的事件，比如激活任务、为任务设置事件、调用回调函数或者增加计时器的当前计数值。而且一个Alarm到期只能做这四种事件当中的一件。
调度表是操作系统中一种基于时间触发的任务调度方式，系统运行时根据调度表的配置来调度任务。用户根据时间约束指定每个任务、事件的激活时刻并以调度表的形式进行配置。在一个调度表上会有一个或多个EP(Expiry Point，到期点，终止点)，每个EP点完成的事情是激活任务或者设置事件，而且，在一个EP点可以同时激活多个任务和设置多个事件。调度表的结构如图1所示。调度表的运行时间称为持续时间(Duration)，调度表上有一些EP点，每个EP点在调度表上有一个Offset，也就是EP点在调度表上的偏移量，其是由用户定义的，当然，这个Offset的值不能超过它所在调度表的Duration。第一个EP点距离调度表起始端的距离称为InitialOffset，最后一个EP点距离调度表末端的距离称为FinalDelay。每个调度表至少包含一个EP点。EP点的内容可以是激活任务或者设置事件。
综上，一个Alarm只能激活一个任务或者设置一个事件，且其运行时间间隔是固定的；而在操作系统(OS)中实现调度表是势在必行的，调度表上的一个EP点就需要同时激活多个任务和设置多个事件，并且一个调度表可能会有多个EP点，其运行时间间隔需要灵活调整。所以，如何很好地解决Alarm与调度表的融合这一技术问题，成为本领域技术人员函待解决的技术难题。
发明内容
本发明的目标是设计一种方法，其能够基于Alarm实现调度表，该方法包括如下步骤：
1)调度表开始运行，特殊Alarm将到期时间设置成第一个EP点的执行时间；
2)特殊Alarm到期，激活EP点，EP点开始执行；特殊Alarm将到期时间设置成下一个EP点的执行时间，按照EP点的偏移量顺序往后执行；
3)当执行完最后一个EP点，操作系统会判断调度表是否是重复执行的；如果是重复执行的，特殊Alarm将到期时间设置成第一个EP点的执行时间，调度表从头开始运行；
4)如果不是重复执行的，操作系统会判断是否存在下一个调度表，如果存在，则将特殊Alarm的到期时间设置成下一个调度表的第一个EP点的执行时间，当前调度表执行完之后，下一个调度表开始执行；
5)如果不存在下一个调度表，则该调度表运行结束。
优选地，所述的特殊Alarm的数据结构中包括Alarm指向计时器的指针。
优选地，所述的特殊Alarm的数据结构中包括下一个触发点的tick值(跳动点)。
优选地，所述的特殊Alarm的数据结构中包括关联的调度表id(标识)。
本发明还公开了一种将EP点插入到计时器、以便在操作系统中实施基于Alarm实现调度表的方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
1计时器向前运行；
2与计时器对应的Alarm链表的链表头的Alarm到期；
3操作系统判断到期的Alarm类型；
4如果是通用Alarm，则处理Alarm中的事情；
5如果是特殊Alarm，就会激活Alarm对应的EP点，进入到EP点的执行过程；
6然后判断执行的EP点在其对应的调度表上是否存在下一个EP点；
7如果存在，则将Alarm的到期时间变成下一个EP点的执行时间，然后按照到期时间插入到计时器的链表中；
8如果是调度表上的最后一个EP点，这时会判断调度表是否重复执行；
9如果是重复执行的，则将Alarm的到期时间变成第一个EP点的执行时间，并且按照到期时间插入到对应的链表中；
10如果不是重复执行的，操作系统会判断是否存在下一个调度表；
11如果存在下一个调度表，则将Alarm的到期时间变成下一个调度表的第一个EP点的执行时间，并且按照到期时间插入到链表中；
12如果不存在下一个调度表，那么从链表中删除这个Alarm。
优选地，步骤4中所述的处理Alarm中的事情是指，调用回调函数、激活任务或者设置事件。
优选地，步骤4中所述的处理Alarm中的事情是指，每次只能处理Alarm中的一件事情。
优选地，所述特殊Alarm与通用Alarm相互独立。
本发明与现有的方法相比，具备以下优点：1.一次可以激活多个任务，处理的事情更多；2.运行时间间隔更加灵活。
附图说明
图1：传统的调度表的结构图；
图2本发明中的调度表运行流程图；
图3本发明在操作系统中的EP点插入流程图；
图4本发明中的调度表配置图。
具体实施方式
下面结合附图1-4，对本发明的基于Alarm的调度表实现方法作详细阐述。
一个调度表对应一个Alarm和一个驱动计时器。调度表和它的对应的Alarm都在这个驱动计时器上运行，也就是说，调度表运行的绝对时间就是它对应的驱动计时器上指示的时间。还有，调度表对应的Alarm是特殊的Alarm，而不是普通的Alarm。为了方便说明，这里将普通的Alarm表示为Alarm(norm)，命名为通用Alarm；特殊的Alarm表示为Alarm(special)，命名为特殊Alarm。
Alarm(norm)可以做的事情是调用回调函数，激活任务或者设置事件。但是每次只能激活一个任务或者设置一个事件。我们实现的调度表是基于Alarm(special)而实现的，一次可以激活多个任务，同时为多个任务设置事件。这里的Alarm(special)的作用区别于Alarm(norm)，是用来处理调度表中的EP点。当Alarm(special)到期，就会激活一个EP点，然后进入到EP点的执行中，而EP点中可能会激活多个任务和设置多个事件。这样，Alarm(special)比Alarm(norm)能处理的事情更多。并且，Alarm(norm)是一次运行的或者是周期性运行的。也就是说，Alarm(norm)运行时间间隔是固定的。而调度表的Alarm是根据调度表上的下一个EP点来确定下次运行时间，它的运行时间间隔并不是固定的，较之Alarm(norm)更加灵活。Alarm(norm)可以做的事情比较多，当它到期时，操作系统需要判断它的作用；而Alarm(special)的作用只有处理调度表。将Alarm(special)从Alarm(norm)中独立出来，能降低程序的耦合度。所以，调度表使用的是Alarm(special)，而不是Alarm(norm)。Alarm(special)的数据结构说明如下表：
| 变量名称 | 描述 |
| counter | Alarm指向计时器的指针 |
| delta | 下一个触发点的tick值 |
| ScheduleTableId | 关联的调度表id |
表1Alarm(special)的数据结构
调度表可以设置成一次执行或者重复执行，还可以设置后续的调度表，也就是当前的调度表运行完之后需要运行的调度表。具体的调度表的运行过程见图2，其包括如下步骤：
1)调度表开始运行的时候，Alarm(special)将到期时间设置成第一个EP点的执行时间；
2)Alarm(special)到期，激活EP点，EP点开始执行。然后Alarm(special)会将到期时间设置成下一个EP点的执行时间，就这样按照EP点的Offset顺序往后执行；
3)当执行完最后一个EP点，操作系统会判断调度表是否是重复执行的；如果是重复执行的，Alarm(special)将到期时间设置成第一个EP点的执行时间。调度表从头开始运行；
4)如果不是重复执行的，操作系统会判断是否存在下一个调度表，如果存在，则将Alarm(special)的到期时间设置成下一个调度表的第一个EP点的执行时间。那么当前调度表执行完之后，下一个调度表就会开始执行；
5)如果不存在下一个调度表，那么该调度表运行结束。
而在实际操作系统(OS)中，每个调度表对应于一个驱动计时器，也就是在一个驱动计时器上运行。每个驱动计时器有一个Alarm链表。由于操作系统对于Alarm(special)和Alarm(norm)是统一处理的，所以，在将该方法应用到操作系统时，驱动计时器的Alarm链表上会既有Alarm(special)，又有Alarm(norm)，计时器上的Alarm是按照到期时间排序的。具体的EP点插入到计时器的Alarm链表的过程见图3。
1计时器向前运行；
2与计时器对应的Alarm链表的链表头的Alarm到期；
3操作系统判断到期的Alarm类型；
4如果是Alarm(norm)，则处理Alarm中的事情；
5如果是调度表类型的Alarm，就会激活Alarm对应的EP点，进入到EP点的执行过程；
6然后判断执行的EP点在其对应的调度表上是否存在下一个EP点；
7如果存在，则将Alarm的到期时间变成下一个EP点的执行时间，然后按照到期时间插入到计时器的链表中；
8如果是调度表上的最后一个EP点，这时会判断调度表是否重复执行；
9如果是重复执行的，则将Alarm的到期时间变成第一个EP点的执行时间，并且按照到期时间插入到对应的链表中；
10如果不是重复执行的，操作系统会判断是否存在下一个调度表；
11如果存在下一个调度表，则将Alarm的到期时间变成下一个调度表的第一个EP点的执行时间，并且按照到期时间插入到链表中；
12如果不存在下一个调度表，那么从链表中删除这个Alarm。
如图4，用户可以自行配置两个调度表。将调度表1和调度表2的驱动计时器和Alarm(special)都设置为同一个。调度表1包含两个EP点，持续时间为20ticks，它的InitialOffset为5ticks，FinalDelay为5ticks，非重复执行；后续的调度表为调度表2，调度表2也包含两个EP点，InitialOffset为10ticks，FinalDelay为10ticks，非重复执行，无后续的调度表。调度表1的第一个EP点激活任务Task1，不设置事件，Offset值为5ticks；第二个EP点激活任务Task2，不设置事件，Offset值为15ticks。调度表2的第一个EP点的Offset值为10ticks，激活任务Task3，不设置事件；第二个EP点的Offset值为25ticks，激活任务Task4，不设置事件。为了检验调度表中的EP点是否按时执行以及两个调度表运行的时间间隔是否正确，用户可以在Task1，Task2，Task3和Task4中打印出任务运行时驱动计时器的时间，时间序列为(假设驱动计时器从零开始运行调度表1)：
1(Oticks，调度表1开始运行)
25ticks//调度表1的EP1执行，激活Task1
315ticks//调度表1的EP2执行，激活Task2
4(20ticks，调度表1运行结束，调度表2开始运行)
530ticks//调度表2的EP1执行，激活Task3
645ticks//调度表2的EP2执行，激活Task4
7(55ticks，调度表2运行结束)
上面以举例方式对本发明进行了说明，但本发明不限于上述具体实施例，凡基于本发明所做的任何改动或变型均属于本发明要求保护的范围。
Claims (8)
1.一种基于Alarm的调度表实现方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
1)调度表开始运行，特殊Alarm将到期时间设置成第一个EP点的执行时间；
2)特殊Alarm到期，激活EP点，EP点开始执行；特殊Alarm将到期时间设置成下一个EP点的执行时间，按照EP点的偏移量顺序往后执行；
3)当执行完最后一个EP点，操作系统会判断调度表是否是重复执行的；如果是重复执行的，特殊Alarm将到期时间设置成第一个EP点的执行时间，调度表从头开始运行；
4)如果不是重复执行的，操作系统会判断是否存在下一个调度表，如果存在，则将特殊Alarm的到期时间设置成下一个调度表的第一个EP点的执行时间，当前调度表执行完之后，下一个调度表开始执行；
5)如果不存在下一个调度表，则该调度表运行结束。
2.根据权利要求1所述的调度表实现方法，其特征在于，所述的特殊Alarm的数据结构中包括Alarm指向计时器的指针。
3.根据权利要求1所述的调度表实现方法，其特征在于，所述的特殊Alarm的数据结构中包括下一个触发点的tick值。
4.根据权利要求1所述的调度表实现方法，其特征在于，所述的特殊Alarm的数据结构中包括关联的调度表id。
5.一种将EP点插入到计时器、以便在操作系统中实施如权利要求1至4中任一方法之一的方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
1计时器向前运行；
2与计时器对应的Alarm链表的链表头的Alarm到期；
3操作系统判断到期的Alarm类型；
4如果是通用Alarm，则处理Alarm中的事情；
5如果是特殊Alarm，就会激活Alarm对应的EP点，进入到EP点的执行过程；
6然后判断执行的EP点在其对应的调度表上是否存在下一个EP点；
7如果存在，则将Alarm的到期时间变成下一个EP点的执行时间，然后按照到期时间插入到计时器的链表中；
8如果是调度表上的最后一个EP点，这时会判断调度表是否重复执行；
9如果是重复执行的，则将Alarm的到期时间变成第一个EP点的执行时间，并且按照到期时间插入到对应的链表中；
10如果不是重复执行的，操作系统会判断是否存在下一个调度表；
11如果存在下一个调度表，则将Alarm的到期时间变成下一个调度表的第一个EP点的执行时间，并且按照到期时间插入到链表中；
12如果不存在下一个调度表，那么从链表中删除这个Alarm。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤4中所述的处理Alarm中的事情是指，调用回调函数、激活任务或者设置事件。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤4中所述的处理Alarm中的事情是指，每次只能处理Alarm中的一件事情。
8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述特殊Alarm与通用Alarm相互独立。
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