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Zephys OS uIP 协议栈：Contiki - 初识事件 |
2016-10-07 11:36:26 -0700 |
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如果用一句话概况 Contiki 内核的特点，就是：Contiki 是一个由事件来驱动线程运行的操作系统。本节先初步了解 Contiki 的事件驱动的原理。
typedef unsigned char process_event_t;
事件的本质是一个无符号字符类型的整数，为了便于理解，我们可以将其理解为一个编号。
#define PROCESS_EVENT_NONE 0x80
#define PROCESS_EVENT_INIT 0x81
#define PROCESS_EVENT_POLL 0x82
#define PROCESS_EVENT_EXIT 0x83
#define PROCESS_EVENT_SERVICE_REMOVED 0x84
#define PROCESS_EVENT_CONTINUE 0x85
#define PROCESS_EVENT_MSG 0x86
#define PROCESS_EVENT_EXITED 0x87
#define PROCESS_EVENT_TIMER 0x88
#define PROCESS_EVENT_COM 0x89
#define PROCESS_EVENT_MAX 0x8a
再次证明，事件的本质只是一个无符号字符类型的整数。
此外，系统还定义了一个静态全局的变量 lastevent，它始终指向系统中编号最大的事件，并在线程环境初始化时被初始化：
static process_event_t lastevent;
void process_init(void)
{
lastevent = PROCESS_EVENT_MAX;
......
}
除了上面预定义的事件外，我们还可以根据需要申请新的事件：
process_event_t process_alloc_event(void)
{
return lastevent++;
}
它先返回编号最大的事件，然后再将 lastevent 递增。
线程的执行实体接收到事件(即一个事件编号)后，会根据这个编号来做相应的处理。我们可以简单地将一个线程实体概括如下：
PROCESS_THREAD(thread_name, ev, data)
{
PROCESS_BEGIN();
if (ev == 事件1){
xxxx
} else if (ev == 事件2) {
xxxx
} else if (ev == 事件3) {
xxxx
} ......
PROCESS_END();
}
也就是说，线程实体根据传入的事件，来做相应的处理，即一个给定的事件，可以驱使线程做与这个事件相关的事儿。这就是为什么将 Contiki 叫做事件驱动的操作系统的原因。
结构体 struct event_data 用于描述一个事件的相关信息：
struct event_data {
process_event_t ev;
process_data_t data;
struct process *p;
};```
其成员变量：
- ev：事件，即一个编号。
- data：指向需要传递给线程实体(入口函数)的数据。
- p：该事件所绑定的线程。
# 事件的内存缓冲模型
Contiki 的内核维护了一个环形缓冲队列，这个队列里的每个元素都是一个事件的控制结构。这个环形缓冲队列是由一个数组构成的：
static struct event_data events[PROCESS_CONF_NUMEVENTS];
这个环形缓冲最多能容纳 PROCESS_CONF_NUMEVENTS 个事件的控制结构。
此外，内核还定义了两个变量：
static process_num_events_t nevents, fevent;
其中：
- nevents：表示该缓冲队列中已经存放的事件控制结构的个数。
- fevent：是一个下标索引，“指向”缓冲中存放的第一个事件控制结构。
关于这个缓冲模型如何使用，在本节后续部分会体现处理。
# 将事件投递给线程
一个线程的执行实体要被调用，必须将一个事件投递给该线程。事件的投递分为两类：
- 同步投递：指的是将事件投递给一个线程后，该线程会立即执行。
- 异步投递：指的是将事件投递给一个线程后，该线程不会理解执行。具体的做法是，先将事件的相关控制信息保存到事件的缓冲队列中，随后调度器会从这个缓冲队列中取出事件的控制信息，然后调用线程的执行实体。
## 同步投递
其实同步投递已经在上一节中介绍过了，即 process_post_synch() 这个函数:
void process_post_synch(struct process *p, process_event_t ev, process_data_t data) { struct process *caller = process_current;
call_process(p, ev, data); process_current = caller; }
这次我们主要关注该函数的三个参数：
- p：要接收事件的线程
- ev：要投递给线程的事件
- data：指向要传递给线程的执行实体的数据
咦，这不就是事件的控制结构体的各个成员嘛！
## 异步投递
函数 process_post 用于向线程投递一个异步事件：
int process_post(struct process *p, process_event_t ev, process_data_t data) { static process_num_events_t snum;
if(nevents == PROCESS_CONF_NUMEVENTS) { // 事件的缓冲队列满了，返回一个错误码给调用线程 return PROCESS_ERR_FULL; }
// fevent 是事件缓冲队列中缓存的第一个元素的索引 // nevents 是事件缓存队列中已缓存的元素的个数 // fevent + nevents 就表示缓存队列中已缓存数据(最后一个元素)的下一个索引， // 也就是用来存储此次事件控制结构的索引 // 对 PROCESS_CONF_NUMEVENTS 进行求模运算是因为缓冲队列是环形的 snum = (process_num_events_t)(fevent + nevents) % PROCESS_CONF_NUMEVENTS; // 将事件的控制结构信息保存到该索引所对应的内存空间里面。 events[snum].ev = ev; events[snum].data = data; events[snum].p = p; // 缓冲队列中元素已缓冲元素个数递增 1 ++nevents;
return PROCESS_ERR_OK; }
该函数的三个参数与同步投递的参数是一样的：
- p：要接收事件的线程
- ev：要投递给线程的事件
- data：指向要传递给线程的执行实体的数据
所谓的异步投递，指的是将事件的控制结构信息保存到事件的缓冲队列里面，等待调度机处理。
# 处理缓冲队列中的事件
Contiki 中的调度器使用 do_event() 函数处理缓冲在事件缓冲队列中的事件：
static void do_event(void) { static process_event_t ev; static process_data_t data; static struct process *receiver; static struct process *p;
// 如果缓冲队列中缓冲了数据，处理之 if(nevents > 0) {
// 取出缓冲队列中的第一个数据，即索引 fevent 处存放的数据
ev = events[fevent].ev;
data = events[fevent].data;
receiver = events[fevent].p;
// 取出数据后，fevent + 1
// 对 PROCESS_CONF_NUMEVENTS 进行求模运算是因为缓冲队列是环形的
fevent = (fevent + 1) % PROCESS_CONF_NUMEVENTS;
// 取出数据后，缓冲队列缓冲的总元素个数递减 1
--nevents;
// Contiki 中定义了一个特殊的线程，叫做广播线程，即 PROCESS_BROADCAST
// 当向该线程投递事件时，实际上相当于给所有的线程都投递了一个事件
if(receiver == PROCESS_BROADCAST) {
// 如果接收线程是广播线程，遍历线程链表，依次调用所有线程
for(p = process_list; p != NULL; p = p->next) {
if(poll_requested) {
// 如果有高优先级的线程，则先调度高优先级的线程
do_poll();
}
// 调用线程
call_process(p, ev, data);
}
} else {
if(ev == PROCESS_EVENT_INIT) {
// 如果该事件是一个初始化事件，先修改该线程的状态为可执行态
receiver->state = PROCESS_STATE_RUNNING;
}
// 调用线程
call_process(receiver, ev, data);
}
} }
注意到一点，函数 do_event() 只从事件的缓冲队列中取出了一个事件，然后投递给对于的线程，即 do_event() 每次只处理一个事件。而 do_poll() 会处理线程链表中所有高优先级的线程。