FreeRTOS【3】任务调度算法

重要概念

在运行的任务，被称为"正在使用处理器"，它处于运行状态。在单处理系统中，任何时间里只能有一个任务处于运行状态。
非运行状态的任务，它处于这 3 中状态之一：阻塞(Blocked)、暂停(Suspended)、就绪(Ready)。
就绪态的任务，可以被调度器挑选出来切换为运行状态，调度器永远都是挑选最高优先级的就绪态任务并让它进入运行状态。
阻塞状态的任务，它在等待"事件"，当事件发生时任务就会进入就绪状态。
事件分为两类：时间相关的事件、同步事件。
所谓时间相关的事件，就是设置超时时间：在指定时间内阻塞，时间到了就进入就绪状态。使用时间相关的事件，可以实现周期性的功能、可以实现超时功能。
同步事件就是：某个任务在等待某些信息，别的任务或者中断服务程序会给它发送信息。怎么"发送信息"？方法很多，有：任务通知(task notification)、队列(queue)、事件组(event group)、信号量(semaphoe)、互斥量(mutex)等。这些方法用来发送同步信息，比如表示某个外设得到了数据。

配置调度算法

所谓调度算法，就是怎么确定哪个就绪态的任务可以切换为运行状态。
通 过 配 置 文 件 FreeRTOSConfig.h 的 两 个 配 置 项 来 配 置 调 度 算 法 ：

• configUSE_PREEMPTION、
• configUSE_TIME_SLICING。
• configUSE_TICKLESS_IDLE，它是一个高级选项，用于关闭 Tick中断来实现省电，后续单独讲解。 现在configUSE_TICKLESS_IDLE 设为 0，先不使用这个功能。
  调度算法的行为主要体现在两方面：高优先级的任务先运行、同优先级的就绪态任务如何被选中。调度算法要确保同优先级的就绪态任务，能"轮流"运行，策略是"轮转调度"(Round Robin Scheduling)。轮转调度并不保证任务的运行时间是公平分配的，我们还可以细化时间的分配方法。

从 3 个角度统一理解多种调度算法：

1. 可否抢占？高优先级的任务能否优先执行(配置项: configUSE_PREEMPTION)
   • 可以：被称作"可抢占调度"(Pre-emptive)，高优先级的就绪任务马上执行，下面再细化。
   • 不可以：不能抢就只能协商了，被称作"合作调度模式"(Co-operativeScheduling) ，这种模式下：当前任务执行时，更高优先级的任务就绪了也不能马上运行，只能等待当前任务主动让出 CPU 资源。 其他同优先级的任务也只能等待（更高优先级的任务都不能抢占，平级的更应该老实点）。
2. 可抢占的前提下，同优先级的任务是否轮流执行(配置configUSE_TIME_SLICING)
   • 轮流执行：被称为"时间片轮转"(Time Slicing)，同优先级的任务轮流执行，你执行一个时间片、我再执行一个时间片
   • 不轮流执行：英文为"without Time Slicing"，当前任务会一直执行，直到主动放弃、或者被高优先级任务抢占。（如果任务1一直执行直到高任务抢占，高任务放弃执行时候，就会执行任务1同级别的其他任务了）
3. 在"可抢占"+"时间片轮转"的前提下，进一步细化：空闲任务是否让步于用户任务(配置项： configIDLE_SHOULD_YIELD)
   • 空闲任务低人一等，每执行一次循环，就看看是否主动让位给用户任务
   • 空闲任务跟用户任务一样，大家轮流执行，没有谁更特殊。

以下是整理后的 Markdown 表格格式：