Vxworks几个重要概念

1. VxWorks 任务任务：在执行时每个程序都被称之为任务。

VxWorks操作系统中，任务可以直接地或者以共享方式访问大多数系统资源，为了维护各自的线程，每个任务必须保持有足够的上下文环境。

(1) 任务状态：就绪（READY）：该状态时任务仅等待CPU的状态，不等待其他任何资源。

阻塞（PEND）：任务由于一些资源不可用而被阻塞时的状态。

睡眠（DELAY）：出于睡眠的任务状态。

挂起（SUSPEND）：该状态时任务不执行，主要用于调试用。

挂起仅仅约束任务的执行，并不约束状态的转换，因此pended-suspended状态时任务可以解锁，delayed-suspended状态时任务可以唤醒。

DELAY+S：既处于睡眠又处于挂起的任务状态。

PEND+S：既处于阻塞又处于挂起的任务状态。

PEND+T：带有超时值处于阻塞的任务状态。

PEND+S+T：带有超时值处于阻塞，同时又处于挂起的任务状态。

state+I：任务处于state且带有一个继承优先级。

------------------------------------------------------------------------| ready | ——> | pended | semTake () / msgQReceive () || ready | ——> | delayed | taskDelay () || ready | ——> | suspended | taskSuspend () || pended | ——> | ready | semGive () / msgQSend () || pended | ——> | suspended | taskSuspend () || delayed | ——> | ready | expired delay || delayed | ——> | suspended | taskSuspend () || suspended | ——> | ready | taskResume () / taskActivate () || suspended | ——> | pended | taskResume () || suspended | ——> | delayed | taskResume() |------------------------------------------------------------------------(2) Wind任务调度在Wind内核中，默认算法是基于优先级的抢占式调度算法，也可以使用轮转调度算法。

任务调度控制函数：--------------------------------------------------------------| 调用| 描述|| kernelTimeSlice() | 控制轮转调度|| taskPrioritySet() | 改变任务优先级|| taskLock() | 禁止任务调度|| taskUnlock() | 允许任务调度|--------------------------------------------------------------基于优先级的抢占式任务调度：当一个新任务优先级高于系统当前执行任务的优先级时，它将抢占CPU执行。

因此，系统内核将确保CPU分配给处于就绪状态的具有最高优先级的任务执行。

缺点：当多个相同优先级的任务需要共享一台处理器时，如果某个执行的任务永不阻塞，那么它将一直独占处理器，其他相同优先级的任务就没有机会执行。

轮转式调度：当所有相同优先级的任务处于就绪状态时，轮转算法倾向于平均使用CPU，对于所有相同优先级的任务，通过时间片获得相同的CPU处理时间。

抢占上锁：通过调用taskLock()和taskUnlock()函数，可以禁止使用Wind内核调度程序或启用Wind 内核调度程序。

当禁止使用调度程序时，若该任务正在执行，不会发生基于优先级的抢占。

抢占上锁只能阻止任务的上下文切换，并不禁止中断。

taskLock()和intLock()比较任务优先级：所有应用任务的优先级应该在100-250之间；但是驱动程序支持的任务（与中断服务程序关联的任务）优先级能够位于51-99。

(3) 任务异常处理：(4) 共享代码和重入VxWorks操作系统中，大多数函数是可重入的。

但若存在一个对应于命名为someName_r()的函数，someName() 因作为函数重入的版本将认为是不可重入的。

例如，ldiv() 有一个对应函数ldiv_r()，则ldiv() 是不可重入的。

重入技术：. 动态堆栈变量. 被信号保护的全局和静态变量. 任务变量：taskVarAdd(), taskVarDelete()和taskVarGet()(5) 操作系统任务VxWorks. tUserRoot：内核执行的首个任务，入口点是安装目录/target/config/all/usrConfig.c下函数usrRoot()，可初始化VxWorks操作系统的大部分程序，发起诸如日志任务、异常处理任务、网络任务和tRlogind后台程序。

正常情况下根任务在所有初始化结束后，终止任务并且被删除。

. tLogTask：日志任务. tExcTask：异常处理任务，必须拥有系统的最高优先级。

. tNetTask：网络任务，用于VxWorks网络任务级程序处理。

通常配置INCLUDE_NET_LIB 组件的VxWorks操作系统可以发起网络任务。

. tWdbTask：目标代理任务，用INCLUDE_WDB组件配置的VxWorks操作系统包括目标代理功能。

. 可选组建的任务. tShell. tRlogind. tTelnetd. tPortmapd2. 任务间通信(1) 共享内存，数据的简单共享在VxWorks操作系统中所有任务存在于一个单独的线性地址空间中，所以任务间共享数据结构是很容易实现的。

全局变量、线性缓冲、环形缓冲、连接链和指针都可以被运行在不同上下文中的代码直接引用。

(2) 信号量，基本的互斥和同步. 实现资源互斥访问的方法包括：中断上锁（中断上锁时不要调用VxWorks操作系统函数，强行使用会导致意外的中断）：intLock() 和intUnlock()抢占上锁：taskLock() 和taskUnlock()信号量对资源的上锁. VxWorks操作系统中的信号量类型二进制，最快最通用的信号量，适用于同步和互斥。

互斥，为解决内在互斥问题、优先级继承、删除安全以及递归问题等而最优化的一种特殊二进制信号量。

计数，类似于二进制信号量，但其跟踪信号量被释放的次数，适用于单个资源多个实例需要保护的情况。

. 队列类型：SEM_Q_PRIORITY：根据优先级顺序SEM_Q_FIFO：根据先进先出顺序. 二进制信号量B-Semaphore.png. 互斥信号量基本行为与二进制信号量一致，不同之处如下：仅用于互斥；仅能由提取它（即调用semTake()）的任务释放；不能在中断服务程序中释放；semFlush()函数操作非法；.. 优先级倒置：互斥信号量选项SEM_INVERSION_SAF能够继承优先级算法，优先级继承协议确保在资源阻塞的所有任务中优先级最高的且拥有资源执行资格的任务将优先执行。

一旦任务的优先级被提高，它以提高后的优先级执行；直到释放其占有的全部互斥信号量后，该任务将返回到正常或者标准的优先级。

该选项要求与优先级队列（SEM_Q_PRIORITY）一起使用。

.. 删除安全：一个受信号量保护的临界区域内经常需要保护执行任务避免被意外地删除。

删除一个在临界区执行的任务可能会导致意想不到的后果。

原语semSafe()和semUnsafe()提供了一种任务安全的方法。

但是在使用互斥信号量选项SEM_DELETE_SAFE 时，每次使用semTake()将隐含调用taskSafe()，使用semGive()将隐含调用taskUnsafe()。

使用这种方式，任务在占用信号量时不会被删除。

.. 递归资源访问：互斥信号量能够递归获得。

在释放信号量前，递归获取的互斥信号量被释放和提取的次数应该相等，这通过一个计数器跟踪实现。

. 计数器信号量是实现任务同步和互斥的另一种手段，适用于保护多份复制的资源。

(3) 消息队列在VxWorks操作系统里，单个CPU里任务间的主要通信方式使用消息队列。

----------------------------------------------------------| 调用| 描述|| msgQCreate() | 分配并初始化一个消息队列|| msgQDelete() | 终止并释放一个消息队列 || msgQSend() | 向一个消息队列发送消息|| msgQReceive() | 从一个消息队列接收消息 |----------------------------------------------------------消息的优先级：MSG_PRI_NORMAL和MSG_PRI_URGENT中断服务程序能够向消息管道中写入，但不能从消息管道中读取。

(4) 管道管道使用VxWorks操作系统中的I/O系统，并提供替换消息队列的接口。

管道是由驱动程序pipeDrv管理的虚拟I/O设备，任务能够使用标准I/O 对管道进行打开、读取或写入等操作，另外也可以调用函数ioctl。

与消息管道类似，中断服务程序能够向管道写入，但不能从管道读取。

(5) 任务间网络通信套接字Sockets远程程序调用RPC(6) 信号VxWorks支持软件信号功能。

信号可以异步改变任务的控制流程。

任何任务或中断服务程序可以向指定任务发送信号。

接收到信号的任务立即挂起当前的执行线程，在下次调度执行时转而执行指定的信号处理程序。

信号处理程序在接收任务的上下文中执行，并使用任务的堆栈。

即使在任务被阻塞时，仍可调用信号处理程序。

通常信号处理程序可作为中断处理程序看待，任何导致调用程序阻塞的函数均不能在信号处理程序中调用。

Wind内核支持两种类型的信号接口：UNIX BSD风格的信号和POSIX兼容信号。

为了简化设计，建议在一个应用程序中使用一种类型接口，不要混合使用不同接口。

基本信号函数：-------------------------------------------------------------------------------| POSIX 1003.1b兼容调用|UNIX BSD兼容调用| 描述|| signal() | signal() | 指定信号的处理程序|| kill() | kill() | 向任务发送信号|| raise() | N/A | 向自身发送信号|| sigaction() | sigvec() | 检查或设置信号的处理程序|| sigsuspend() | pause() | 挂起任务直至任务提交|| sigpending() | N/A | 恢复一组用于传递而被阻塞的信号|| sigemptyset() ----- | ----------------- | -----------------------------|| sigfillset() ---- | | || sigaddset() ------- | sigsetmask() | 设置信号屏蔽|| sigdelset() ------ | | || sigismember() ----- |-------------------|------------------------------|| sigprocmask() | sigsetmask() | 设置阻塞信号的屏蔽|| sigprocmask() | sigblock() | 增加到一组阻塞的信号中|-------------------------------------------------------------------------------信号发生通常与硬件中断相联系。