CN110990139A - 一种基于rtos的smp调度方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于RTOS的SMP调度方法及系统，该方法包括下述步骤：步骤一：数据采集模块采集任务名称数据、CPU内任务状态数据、任务优先级数据、任务绑定数据、加急任务名称数据、加急任务绑定数据和加急任务优先级数据，并将任务名称数据、CPU内任务状态数据、任务优先级数据、任务绑定数据传输至数据分析模块，将加急任务名称数据、加急任务绑定数据和加急任务优先级数据传输至调度模块；步骤二：数据分析模块对任务信息和加急任务信息进行分析操作，通过调度模块的设置，对加急的任务信息进行分析，并将其与CPU内正在运行的数据进行比对，从而对任务进行调度，保障加急任务的及时处理，增加调度的稳定性，提高调度的工作效率。

Description

一种基于RTOS的SMP调度方法及系统

技术领域

本发明涉及SMP调度技术领域，具体为一种基于RTOS的SMP调度方法及系统。

背景技术

对称多处理简称SMP，是指在一个计算机上汇集了一组处理器,各CPU之间共享内存子系统以及总线结构，它是相对非对称多处理技术而言的、应用十分广泛的并行技术。

目前TROS上采用的SMP调度方法描述如下：多核处理器的每一个核单独进行调度且单独接受中断，每个核有自己私有的优先级ready队列，用于与本核绑定的任务调度，同时，每个核共享一个全局优先级ready队列，用于未绑定核的任务调度；核在进行调度的时候会从全局队列和私有队列找出优先级最高的任务进行调度，将本来运行的任务调度出后会通知其他所有核进行调度，确保目前运行的是处于ready优先级最高的组合；该方案的缺陷在于，一、某个核进行任务调度后，调度出来的任务加入ready队列后会中断所有的核进行任务调度，目的在于使得目前运行的是处于ready优先级最高的组合；但是真真需要调度的其实只是运行优先级最低任务的那个核，这样就增加了cpu整体的中断次数，从而降低效率；未绑定核的任务，在每个核上都可以进行调度，从而可能导致cpu整体的调度次数上升，降低了绑定核的任务对核的利用率，为此，我们提出一种基于RTOS的SMP调度方法及系统。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于RTOS的SMP调度方法及系统，通过cpu中多核之间有差异，以四核为例，可以增强某一个核的计算能力，主要用于cpu密集型任务，并且在调度时，此核不参与全局ready队列中任务的调度，从而达到特核特用，减少cpu中断，增加cpu效率，通过在任务ready后，不利用中断通知所有核进行调度，而是采取比较每个核上运行任务的优先级，然后对优先级最低的核进行中断通知调度，从而降低中断次数。

本发明所要解决的技术问题为：

(1)通过数据采集模块和数据分析模块的设定，对任务数据的优先级进行排序，分析出任务的状态，来解决现有技术中难以对任务数据进行精确分析的问题；

(2)如何通过调度模块的设置，对加急的任务信息进行分析，并将其与CPU内正在运行的数据进行比对，得出优先级的大小，从而对任务进行调度，来解决现有技术中难以提高任务调度的效率。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：一种基于RTOS的SMP调度方法，该方法包括下述步骤：

步骤一：数据采集模块采集任务名称数据、CPU内任务状态数据、任务优先级数据、任务绑定数据、加急任务名称数据、加急任务绑定数据和加急任务优先级数据，并将任务名称数据、CPU内任务状态数据、任务优先级数据、任务绑定数据传输至数据分析模块，将加急任务名称数据、加急任务绑定数据和加急任务优先级数据传输至调度模块；

步骤二：数据分析模块对任务名称数据、CPU内任务状态数据、任务优先级数据和任务绑定数据进行分析操作，得到优先级排序和任务状态；

步骤三：调度模块对加急任务名称数据、加急任务绑定数据和加急任务优先级数据进行调度处理，对加急任务进行调度；

步骤四：将调度模块的调度结果传输到智能设备，进行显示。

一种基于RTOS的SMP调度系统，包括数据采集模块、数据分析模块、调度模块、查询模块、数据库和智能设备；

所述数据采集模块用于采集任务信息和加急任务信息，所述任务信息包括任务名称数据、CPU内任务状态数据、任务优先级数据和任务绑定数据，并将其传输至数据分析模块，所述加急任务信息包括加急任务名称数据、加急任务绑定数据和加急任务优先级数据，并将其传输至调度模块；

所述数据分析模块用于对任务名称数据、CPU内任务状态数据、任务优先级数据和任务绑定数据进行分析操作，得到任务优先级排序和任务状态，并将其传输至数据库进行存储；

所述调度模块用于接收加急任务名称数据、加急任务绑定数据和加急任务优先级数据，并对其进行调度处理，将调度结果传输至智能设备；

所述智能设备用于接收加急任务名称数据和任务名称数据的调度结果。

作为本发明的进一步改进方案：所述分析操作的具体操作过程为：

P1：获取任务名称数据、CPU内任务状态数据、任务优先级数据和任务绑定数据，并将其依次标记为Mi、Zi、Yi和Bi，i＝1,2,3......n，且Mi、Zi、Yi和Bi一一对应；

P2：获取任务优先级数据Yi，依据各个任务的优先级进行优先排序，并将排序标记为A1＜A2＜A3＜......＜Ai，i＝1,2,3......n，其中，优先级数值越小的任务优先级越高，即A1的优先级最高，Ai的优先级最小；

P3：获取CPU内任务状态数据，并将其依据运行状态进行划分，当该任务处于排队状态，则将其状态表示为idle状态，其优先级标定为Zi-，当该任务处于运行状态，则将其状态表示为运行状态，则将其标定为Zi+，且运行状态的任务优先级数据大于idle状态任务的优先级，其中，idle状态表示为待处理队列状态，Zi-表示为没有优先级存储，Zi+表示为正常优先级存储；

P4：获取任务绑定数据，并将其分为核绑定任务和未绑定任务，且核绑定任务表示为该任务只能在绑定的核内进行处理。

作为本发明的进一步改进方案：调度处理的过程具体为：

S1：获取加急任务名称数据、加急任务绑定数据和加急任务优先级数据并将其依次标记为JMo、JBo和JYo，o＝1,2,3......l，且JMo、JBo和JYo一一对应，且加急任务绑定数据分别加急核绑定任务和加急未绑定任务；

S2：获取加急任务名称数据，并通过查询模块查询该加急任务的绑定数据，当该加急任务名称数据为加急核绑定任务，则生成加急核绑定信号，当该加急任务名称数据为加急未绑定任务，则生成加急未绑定信号；

S3：获取S2中的加急核绑定信号和加急未绑定信号，并依据其进行调度处理，具体为：

K1：获取加急核绑定信号时，调取该加急任务绑定数据对应核内的任务运行数据Zi+，并获取该任务的优先级，将其与加急任务优先级数据进行比较，当JYo＞Yi，则判定加急任务优先级数据小于该任务C1优先级数据，将加急任务名称数据放置在idle状态任务队列中进行排队；

KK1：当JYo＜Yi，则判定加急任务优先级数据大于该任务优先级数据，优先处理加急任务，查询被替换任务名称的任务绑定数据；

KKK1：当查询到该任务C1为核绑定数据时，该任务C1进入到idle状态任务队列中进行排队；

KKK2：当查询到该任务C1为未绑定数据时，生成未绑定调度信号,其中，C1为K1中提到的核内比较任务；

K2：获取加急未绑定信号时，调取各个核内正在运行的任务优先级数据，并将其与加急任务优先级数据进行比对，当JYo＞Yi时，将不同核内运行的任务优先级进行从大到小排序，选取其中优先级最大得任务，并将该加急未绑定任务进入到该优先级最大任务核的队列内进行排队；

R1：当JYo＜1Yi，则判定该加急任务的优先权大，同时将核内运行的任务进行从大到小的优先级排序，自动替换正在运行的任务优先级最小的任务；

R2：获取K2中被替换的任务绑定数据，当任务为核绑定数据，则将其加入到该核内的队列中进行排队，当任务为未绑定数据时，则生成调度信号；

K3：获取未绑定调度信号和调度信号，并依据上述K2-R1-R2的操作顺序进行重复操作，对任务进行调度。

本发明的有益效果：

(1)数据采集模块采集任务名称数据、CPU内任务状态数据、任务优先级数据、任务绑定数据、加急任务名称数据、加急任务绑定数据和加急任务优先级数据，并将任务名称数据、CPU内任务状态数据、任务优先级数据、任务绑定数据传输至数据分析模块，将加急任务名称数据、加急任务绑定数据和加急任务优先级数据传输至调度模块，数据分析模块对任务名称数据、CPU内任务状态数据、任务优先级数据和任务绑定数据进行分析操作，得到优先级排序A1＜A2＜A3＜......＜Ai和任务状态：待处理队列状态和运行状态，通过数据采集模块和数据分析模块的设定，对任务数据的优先级进行排序，分析出任务的状态，便于后期更合理的调度，节省时间，提高工作效率。

(2)调度模块对加急任务名称数据、加急任务绑定数据和加急任务优先级数据进行调度处理，对加急任务进行调度，将调度模块的调度结果传输到智能设备，进行显示，通过调度模块的设置，对加急的任务信息进行分析，并将其与CPU内正在运行的数据进行比对，得出优先级的大小，从而对任务进行调度，保障加急任务的及时处理，增加调度的稳定性，提高调度的工作效率。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1是本发明的核处理结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明为一种基于RTOS的SMP调度方法，该方法包括下述步骤：

步骤一：数据采集模块采集任务名称数据、CPU内任务状态数据、任务优先级数据、任务绑定数据、加急任务名称数据、加急任务绑定数据和加急任务优先级数据，并将任务名称数据、CPU内任务状态数据、任务优先级数据、任务绑定数据传输至数据分析模块，将加急任务名称数据、加急任务绑定数据和加急任务优先级数据传输至调度模块；

步骤二：数据分析模块对任务名称数据、CPU内任务状态数据、任务优先级数据和任务绑定数据进行分析操作，得到优先级排序和任务状态；

步骤三：调度模块对加急任务名称数据、加急任务绑定数据和加急任务优先级数据进行调度处理，对加急任务进行调度；

步骤四：将调度模块的调度结果传输到智能设备，进行显示。

一种基于RTOS的SMP调度系统，包括数据采集模块、数据分析模块、调度模块、查询模块、数据库和智能设备；

所述数据采集模块用于采集任务信息和加急任务信息，所述任务信息包括任务名称数据、CPU内任务状态数据、任务优先级数据和任务绑定数据，并将其传输至数据分析模块，所述加急任务信息包括加急任务名称数据、加急任务绑定数据和加急任务优先级数据，并将其传输至调度模块；

所述数据分析模块用于对任务名称数据、CPU内任务状态数据、任务优先级数据和任务绑定数据进行分析操作，所述分析操作的具体操作过程为：

P1：获取任务名称数据、CPU内任务状态数据、任务优先级数据和任务绑定数据，并将其依次标记为Mi、Zi、Yi和Bi，i＝1,2,3......n，且Mi、Zi、Yi和Bi一一对应；

P2：获取任务优先级数据Yi，依据各个任务的优先级进行优先排序，并将排序标记为A1＜A2＜A3＜......＜Ai，i＝1,2,3......n，其中，优先级数值越小的任务优先级越高，即A1的优先级最高，Ai的优先级最小；

P3：获取CPU内任务状态数据，并将其依据运行状态进行划分，当该任务处于排队状态，则将其状态表示为idle状态，其优先级标定为Zi-，当该任务处于运行状态，则将其状态表示为运行状态，则将其标定为Zi+，且运行状态的任务优先级数据大于idle状态任务的优先级，其中，idle状态表示为待处理队列状态，Zi-表示为没有优先级存储，Zi+表示为正常优先级存储；

P4：获取任务绑定数据，并将其分为核绑定任务和未绑定任务，且核绑定任务表示为该任务只能在绑定的核内进行处理；

所述调度模块用于接收加急任务名称数据、加急任务绑定数据和加急任务优先级数据，并对其进行调度处理，调度处理的过程具体为：

S1：获取加急任务名称数据、加急任务绑定数据和加急任务优先级数据并将其依次标记为JMo、JBo和JYo，o＝1,2,3......l，且JMo、JBo和JYo一一对应，且加急任务绑定数据分别加急核绑定任务和加急未绑定任务；

S2：获取加急任务名称数据，并通过查询模块查询该加急任务的绑定数据，当该加急任务名称数据为加急核绑定任务，则生成加急核绑定信号，当该加急任务名称数据为加急未绑定任务，则生成加急未绑定信号；

S3：获取S2中的加急核绑定信号和加急未绑定信号，并依据其进行调度处理，具体为：

K1：获取加急核绑定信号时，调取该加急任务绑定数据对应核内的任务运行数据Zi+，并获取该任务的优先级，将其与加急任务优先级数据进行比较，当JYo＞Yi，则判定加急任务优先级数据小于该任务C1优先级数据，将加急任务名称数据放置在idle状态任务队列中进行排队；

KK1：当JYo＜Yi，则判定加急任务优先级数据大于该任务优先级数据，优先处理加急任务，查询被替换任务名称的任务绑定数据；

KKK1：当查询到该任务C1为核绑定数据时，该任务C1进入到idle状态任务队列中进行排队；

KKK2：当查询到该任务C1为未绑定数据时，生成未绑定调度信号,其中，C1为K1中提到的核内比较任务；

K2：获取加急未绑定信号时，调取各个核内正在运行的任务优先级数据，并将其与加急任务优先级数据进行比对，当JYo＞Yi时，将不同核内运行的任务优先级进行从大到小排序，选取其中优先级最大得任务，并将该加急未绑定任务进入到该优先级最大任务核的队列内进行排队；

R1：当JYo＜1Yi，则判定该加急任务的优先权大，同时将核内运行的任务进行从大到小的优先级排序，自动替换正在运行的任务优先级最小的任务；

R2：获取K2中被替换的任务绑定数据，当任务为核绑定数据，则将其加入到该核内的队列中进行排队，当任务为未绑定数据时，则生成调度信号；

K3：获取未绑定调度信号和调度信号，并依据上述K2-R1-R2的操作顺序进行重复操作，对任务进行调度，并将调度结果传输至智能设备；

所述智能设备用于接收加急任务名称数据和任务名称数据的调度结果。

本发明在具体实施过程中，可表现为如下方式：

1、如图1所示，为一个四核cpu，其中核1到核3为普通算力的核，核4为具有NN算力的核；①～④为核1到核4的私有ready队列；⑥～⑨为核1到核4的优先级存储单元，存储目前对应核上任务的优先级，若idle，则为0；⑤为全局的ready队列，存储不绑定核的ready任务。

2、全局的ready队列⑤上的任务只可在核1到核3之间进行调度；①～④私有ready队列只可以在对应的核1到核4上进行调度，例如①ready队列里面的任务只可以在核1上面进行调度；

3、现设定目前有六个任务待调度，任务情况如下：

任务一：优先级4，未绑核4；

任务二：优先级5，未绑定核；

任务三：优先级6，绑定核1；

任务四：优先级7，未绑定核；

任务五：优先级8，未绑定核；

任务六：优先级9，未绑定核；

调度流程如下：

(1)任务一先被调度，此时，四个核都处于idle状态，任务一绑定核4，查询⑨，为0，则核4运行任务一；

(2)任务一调度任务六，优先级为9，未绑定核，处于⑤中，则在核1到核3之间进行调度，按照顺序，先查询⑥，为0，则核1运行任务六；

(3)任务六调度任务五，优先级高于任务六，首先查看⑥，不为0，则继续查看⑦，核2为idle，则核2运行任务五；

(4)任务五调度任务四，同(3)，核3运行任务四；

(5)任务四调度任务三，查看⑥、⑦、⑧，发现核1运行优先级9，且任务三绑定核1，则调度出任务六，核1运行任务三；

(6)任务三调度任务二，查看⑥、⑦、⑧，发现核二运行优先级8，目前四核中优先级最低，则调度出任务五，运行任务二。

本发明在工作时，数据采集模块采集任务名称数据、CPU内任务状态数据、任务优先级数据、任务绑定数据、加急任务名称数据、加急任务绑定数据和加急任务优先级数据，并将任务名称数据、CPU内任务状态数据、任务优先级数据、任务绑定数据传输至数据分析模块，将加急任务名称数据、加急任务绑定数据和加急任务优先级数据传输至调度模块，数据分析模块对任务名称数据、CPU内任务状态数据、任务优先级数据和任务绑定数据进行分析操作，得到优先级排序A1＜A2＜A3＜......＜Ai和任务状态：待处理队列状态和运行状态，调度模块对加急任务名称数据、加急任务绑定数据和加急任务优先级数据进行调度处理，对加急任务进行调度，将调度模块的调度结果传输到智能设备，进行显示。

以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种基于RTOS的SMP调度方法，其特征在于，该方法包括下述步骤：

步骤一：数据采集模块采集任务名称数据、CPU内任务状态数据、任务优先级数据、任务绑定数据、加急任务名称数据、加急任务绑定数据和加急任务优先级数据，并将任务名称数据、CPU内任务状态数据、任务优先级数据、任务绑定数据传输至数据分析模块，将加急任务名称数据、加急任务绑定数据和加急任务优先级数据传输至调度模块；

步骤二：数据分析模块对任务名称数据、CPU内任务状态数据、任务优先级数据和任务绑定数据进行分析操作，得到优先级排序和任务状态；

步骤三：调度模块对加急任务名称数据、加急任务绑定数据和加急任务优先级数据进行调度处理，对加急任务进行调度；

步骤四：将调度模块的调度结果传输到智能设备，进行显示。

2.一种基于RTOS的SMP调度系统，其特征在于，包括数据采集模块、数据分析模块、调度模块、查询模块、数据库和智能设备；

所述数据采集模块用于采集任务信息和加急任务信息，所述任务信息包括任务名称数据、CPU内任务状态数据、任务优先级数据和任务绑定数据，并将其传输至数据分析模块，所述加急任务信息包括加急任务名称数据、加急任务绑定数据和加急任务优先级数据，并将其传输至调度模块；

所述数据分析模块用于对任务名称数据、CPU内任务状态数据、任务优先级数据和任务绑定数据进行分析操作，得到任务优先级排序和任务状态，并将其传输至数据库进行存储；

所述调度模块用于接收加急任务名称数据、加急任务绑定数据和加急任务优先级数据，并对其进行调度处理，将调度结果传输至智能设备；

所述智能设备用于接收加急任务名称数据和任务名称数据的调度结果。

3.根据权利要求2所述的一种基于RTOS的SMP调度系统，其特征在于，所述分析操作的具体操作过程为：

P1：获取任务名称数据、CPU内任务状态数据、任务优先级数据和任务绑定数据，并将其依次标记为Mi、Zi、Yi和Bi，i＝1,2,3......n，且Mi、Zi、Yi和Bi一一对应；

P2：获取任务优先级数据Yi，依据各个任务的优先级进行优先排序，并将排序标记为A1＜A2＜A3＜......＜Ai，i＝1,2,3......n，其中，优先级数值越小的任务优先级越高，即A1的优先级最高，Ai的优先级最小；

P3：获取CPU内任务状态数据，并将其依据运行状态进行划分，当该任务处于排队状态，则将其状态表示为idle状态，其优先级标定为Zi-，当该任务处于运行状态，则将其状态表示为运行状态，则将其标定为Zi+，且运行状态的任务优先级数据大于idle状态任务的优先级，其中，idle状态表示为待处理队列状态，Zi-表示为没有优先级存储，Zi+表示为正常优先级存储；

P4：获取任务绑定数据，并将其分为核绑定任务和未绑定任务，且核绑定任务表示为该任务只能在绑定的核内进行处理。

4.根据权利要求2所述的一种基于RTOS的SMP调度系统，其特征在于，调度处理的过程具体为：

S1：获取加急任务名称数据、加急任务绑定数据和加急任务优先级数据并将其依次标记为JMo、JBo和JYo，o＝1,2,3......l，且JMo、JBo和JYo一一对应，且加急任务绑定数据分别加急核绑定任务和加急未绑定任务；

S2：获取加急任务名称数据，并通过查询模块查询该加急任务的绑定数据，当该加急任务名称数据为加急核绑定任务，则生成加急核绑定信号，当该加急任务名称数据为加急未绑定任务，则生成加急未绑定信号；

S3：获取S2中的加急核绑定信号和加急未绑定信号，并依据其进行调度处理，具体为：

K1：获取加急核绑定信号时，调取该加急任务绑定数据对应核内的任务运行数据Zi+，并获取该任务的优先级，将其与加急任务优先级数据进行比较，当JYo＞Yi，则判定加急任务优先级数据小于该任务C1优先级数据，将加急任务名称数据放置在idle状态任务队列中进行排队；

KK1：当JYo＜Yi，则判定加急任务优先级数据大于该任务优先级数据，优先处理加急任务，查询被替换任务名称的任务绑定数据；

KKK1：当查询到该任务C1为核绑定数据时，该任务C1进入到idle状态任务队列中进行排队；

KKK2：当查询到该任务C1为未绑定数据时，生成未绑定调度信号,其中，C1为K1中提到的核内比较任务；

K2：获取加急未绑定信号时，调取各个核内正在运行的任务优先级数据，并将其与加急任务优先级数据进行比对，当JYo＞Yi时，将不同核内运行的任务优先级进行从大到小排序，选取其中优先级最大得任务，并将该加急未绑定任务进入到该优先级最大任务核的队列内进行排队；

R1：当JYo＜1Yi，则判定该加急任务的优先权大，同时将核内运行的任务进行从大到小的优先级排序，自动替换正在运行的任务优先级最小的任务；

R2：获取K2中被替换的任务绑定数据，当任务为核绑定数据，则将其加入到该核内的队列中进行排队，当任务为未绑定数据时，则生成调度信号；

K3：获取未绑定调度信号和调度信号，并依据上述K2-R1-R2的操作顺序进行重复操作，对任务进行调度。

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