# XiUOS 内核中的关键数据结构

于 2022-01-02 23:36:29 发布
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文章标签： 数据结构 链表
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这篇博客详细介绍了XiUOS内核中的关键数据结构，包括OsAssignReadyVector、TaskDescriptor、TaskDyncSchedMember等。OsAssignReadyVector使用双向链表管理任务优先级，TaskDescriptor包含了任务的基本信息、调度属性和错误状态。此外，还讨论了KernelService服务表，用于用户空间调用内核功能。博客深入剖析了任务调度和上下文切换的实现细节，以及用户空间的结构定义。

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XiUOS 内核中的关键数据结构

Assign

kernel/include/xs_assign.h

struct Assign
{
    struct OsAssignReadyVector os_assign_read_vector;
    struct TaskDescriptor *os_running_task;

    struct PriorityReadyVectorDone *ready_vector_done;
    
    uint8 current_priority;
};

void SwitchKtaskContext(x_ubase from, x_ubase to , struct TaskDescriptor *to_task);
void SwitchKtaskContextTo(x_ubase to, struct TaskDescriptor *to_task);
void HwInterruptcontextSwitch( x_ubase from, x_ubase to, struct TaskDescriptor *to_task ,void *context);

里面又包含了一个 OSAssignReadyVector 类和一个 TaskDescriptor 类的指针

同时包含了一个 PriorityReadyVectorDone 的函数指针，一个 current_priority 的值

OsAssignReadyVector

定义在 kernel/include/xs_ktask.h 中

struct OsAssignReadyVector {
	DoubleLinklistType priority_ready_vector[KTASK_PRIORITY_MAX];
	uint32 priority_ready_group;
#if KTASK_PRIORITY_MAX > 32
	/* Maximum priority level, 256 */
	uint8 ready_vector[32];
#endif
	x_ubase highest_prio;
};

可以看到这里面由一个 双向链表的数组，判断每个里面是否有ready的元素的ready_group以及ready_vector，以及最高的优先级 构成

DoubleLinklistType

定义在 kernel/include/klist.h 中

typedef struct SysDoubleLinklistNode
{
    struct SysDoubleLinklistNode *node_next;                         
    struct SysDoubleLinklistNode *node_prev;                         
} DoubleLinklistType;

TaskDescriptor

定义在 kernel/include/xs_ktask.h 中

struct TaskDescriptor
{
    void                    *stack_point;                      ///< stack point
    TaskDyncSchedMembeType  task_dync_sched_member;            ///< task dynamic sched member
    TaskBaseInfoType        task_base_info;                    ///< task base information                                                                                            
#ifdef ARCH_SMP
    TaskSmpInfoType         task_smp_info;                     ///< dual core information
#endif 

#if defined(KERNEL_EVENT)
    uint32                  event_id_trigger : 29 ;            ///< event ops (event trigger )
    uint32                  event_mode : 3;                    ///<  event mode (AND/OR/AUTOCLEAN)
#endif

    x_err_t                 exstatus;                          ///< exception status
    DoubleLinklistType      link;                              ///< manage list                                                                  
    struct IdNode           id;                                ///< task id
    struct KTaskDone        *Done;   
};
typedef struct TaskDescriptor *KTaskDescriptorType;

包括了栈指针、调度属性、 任务基本信息、错误码、link 双向链表、 任务编号、 任务回调函数

TaskDyncSchedMember

定义在 kernel/include/xs_ktask.h 中

struct TaskDyncSchedMember {
    uint8               stat;                  ///< task stat
    uint8               advance_cnt;           ///< total time slice advance process count
    uint8               cur_prio;              ///< task current priority
    x_ubase             origin_timeslice;      ///< task init timeslice
    x_ubase             rest_timeslice;        ///< task remaining timeslice
#ifdef  SEPARATE_COMPILE
    uint8               isolation_flag;        ///< task isolation flag
    void                *isolation;            ///< task isolation pointer
    uint8               isolation_status;
#if defined(ARCH_ARM)
    uint32_t            svc_return;
#endif
#endif

    DoubleLinklistType  sched_link; ///< task sched list
#if KTASK_PRIORITY_MAX > 32
    uint8               bitmap_offset;
    uint8               bitmap_row;
#endif
    uint32              bitmap_column;
    DelayType             delay;
};
typedef struct TaskDyncSchedMember TaskDyncSchedMembeType;

定义了一个任务在调度时需要一些属性，包括 状态， 增加的运行次数， 目前的优先级， 初始时间片， 剩余时间片， 调度链表双向链表中的它自身

发现在定义了arm的时候还会返回一个svc_return的值，这个是SVC命令申请超级用户模式时给予一个编号

TaskBaseInfoType

定义在 kernel/include/xs_ktask.h 中

truct TaskBaseInfo {
    char        name[NAME_NUM_MAX];   ///< task name
    void        *func_entry;          ///< task function entry  
    void        *func_param;          ///< task parameter
    uint8       origin_prio;          ///< task init priority
    uint32      stack_depth;          ///< task stack size
    void        *stack_start;         ///< task stack start address
};
typedef struct TaskBaseInfo TaskBaseInfoType;

包括了任务名字，程序的进入地址，参数，初始优先级，栈深度，栈开始位置

KernelService

xs_service.h

struct KernelService
{
	const kservice fun;
    const uint8_t param_num;
};

extern struct KernelService g_service_table[] ;

包括了一个 kservice 的类以及一个参数的数量

同时我们可以看到一个更具体的定义：

xs_service.c

struct KernelService g_service_table[256]  __attribute__ ((section (".g_service_table"))) = 
{
	 [KS_USER_PRINT_INFO]           = { KsPrintInfo, 1 },

     /*************** Task ************/
    [KS_USER_TASK_CREATE]          = { KsTaskCreate, 5 },
    [KS_USER_TASK_STARTUP]         = { KsStartupTask, 1 },
    [KS_USER_TASK_DELETE]          = { KsTaskDelete, 1 },
    [KS_USER_TASK_SEARCH]          = { KsUserTaskSerach, 0 },
	 [KS_USER_TASK_EXECEXIT]      = { KsTaskQuit, 0 },
    [KS_USER_TASK_CORE_COMBINE]     = { KsTaskCoreCombine, 2 },
    [KS_USER_TASK_CORE_UNCOMBINE]   = { KsTaskCoreUnCombine, 1 },
    [KS_USER_TASK_DELAY]           = { KsMdelayTask, 1 },
    [KS_USER_GET_TASK_NAME]          = { KsGetTaskName, 2 },
    [KS_USER_GET_TASK_ID]           = { KsGetTaskID, 0 },
    [KS_USER_GET_TASK_STAT]         = { KsGetTaskStat, 1 },
    [KS_USER_GET_TASK_COMBINEED_CORE] = { KsGetTaskCombinedCore, 1 },
    [KS_USER_GET_TASK_RUNNING_CORE]  = { KsGetTaskRunningCore, 1 },
    [KS_USER_GET_TASK_ERROR_STATUS]  = { KsGetTaskErrorstatus, 1 },
    [KS_USER_GET_TASK_PRIORITY]     = { KsGetTaskPriority, 1 },

     /*************** Memory ************/
    [KS_USER_MALLOC]              = { KsMalloc, 1 },
    [KS_USER_FREE]                = { KsFree, 1 },
#ifdef KERNEL_MUTEX
     /*************** Mutex ************/
    [KS_USER_MUTEX_CREATE]         = { KsCreateMutex, 0 },
    [KS_USER_MUTEX_DELETE]         = { KsDeleteMutex, 1 },
    [KS_USER_MUTEX_OBTAIN]         = { KsMutexObtain, 2 },
    [KS_USER_MUTEX_ABANDON]        = { KsMutexAbandon, 1 },
#endif
#ifdef KERNEL_SEMAPHORE
     /*************** Semaphore ************/
    [KS_USER_SEMAPHORE_CREATE]     = { KsCreateSemaphore, 1 },
    [KS_USER_SEMAPHORE_DELETE]     = { KsDeleteSemaphore, 1 },
    [KS_USER_SEMAPHORE_OBTAIN]     = { KsSemaphoreObtain, 2 },
    [KS_USER_SEMAPHORE_ABANDON]    = { KsSemaphoreAbandon, 1 },
    [KS_USER_SEMAPHORE_SETVALUE]   = { KsSemaphoreSetValue, 2 },
#endif
     /*************** Event ************/
#ifdef KERNEL_EVENT
    [KS_USER_EVENT_CREATE]         = { KsCreateEvent, 1 },
    [KS_USER_EVENT_DELETE]         = { KsDeleteEvent, 1 },
    [KS_USER_EVENT_TRIGGER]        = { KsEventTrigger, 2 },
    [KS_USER_EVENT_PROCESS]        = { KsEventProcess, 5 },
#endif
#ifdef KERNEL_MESSAGEQUEUE
     /*************** Msg queue ************/
    [KS_USER_MSGQUEUE_CREATE]      = { KsCreateMsgQueue, 2 },
    [KS_USER_MSGQUEUE_DELETE]      = { KsDeleteMsgQueue, 1 },
    [KS_USER_MSGQUEUE_SENDWAIT]    = { KsMsgQueueSendwait, 4 },
    [KS_USER_MSGQUEUE_SEND]        = { KsMsgQueueSend, 3 },
    [KS_USER_MSGQUEUE_URGENTSEND]  = { KsMsgQueueUrgentSend, 3 },
    [KS_USER_MSGQUEUE_RECV]        = { KsMsgQueueRecv, 4 },
    [KS_USER_MSGQUEUE_REINIT]      = { KsMsgQueueReinit, 1 },
#endif
#ifdef FS_VFS
    /*************** fs poxix ************/
    [KS_USER_OPEN]                = { KsOpen , 3 },
    [KS_USER_READ]                = { KsRead , 3 },
    [KS_USER_WRITE]               = { KsWrite , 3 },
    [KS_USER_CLOSE]               = { KsClose , 1 },
    [KS_USER_IOCTL]               = { KsIoctl , 3 },
    [KS_USER_LSEEK]               = { KsLseek , 3 },
    [KS_USER_RENAME]              = { KsRename , 2 },
    [KS_USER_UNLINK]              = { KsUnlink , 1 },
    [KS_USER_STAT]                = { KsStat , 2 },
    [KS_USER_FS_STAT]             = { KsFstat , 2 },
    [KS_USER_FS_SYNC]             = { KsFsync , 1 },
    [KS_USER_FTRUNCATE]           = { KsFtruncate , 2 },
    [KS_USER_MKDIR]               = { KsMkdir , 2 },
    [KS_USER_OPENDIR]             = { KsOpendir , 1 },
    [KS_USER_CLOSEDIR]            = { KsClosedir , 1 },
    [KS_USER_READDIR]             = { KsReaddir , 1 },
    [KS_USER_RMDIR]               = { KsRmdir , 1 },
    [KS_USER_CHDIR]               = { KsChdir , 1 },
    [KS_USER_GETCWD]              = { KsGetcwd, 2 },
    [KS_USER_TELLDIR]             = { KsTelldir, 1 },
    [KS_USER_SEEKDIR]             = { KsSeekdir, 2 },
    [KS_USER_REWIND_DIR]          = { KsRewinddir, 1 },
    [KS_USER_STAT_FS]             = { KsStatfs, 2 },
#endif
    [KS_USER_END ... 255]         = {NONE, 0}

};

UserspaceS

定义在各个Board目录下的 board.h 中

struct UserSpaceS
{
  main_t    us_entrypoint;
  exit_t    us_taskquit;
  uintptr_t us_textstart;
  uintptr_t us_textend;
  uintptr_t us_datasource;
  uintptr_t us_datastart;
  uintptr_t us_dataend;
  uintptr_t us_bssstart;
  uintptr_t us_bssend;
  uintptr_t us_heapend;
};
#define USERSPACE (( struct UserSpaceS *)(MEMORY_END_ADDRESS + G_SERVICE_TABLE_LENGTH))

UserSpaceS 是一个类， USERSPACE 是一个类的实例，而这个实例的开始地址的固定的，就是内存结束的地址加上存放 G_SERVICE_TAbLE 的位置

诚叙先生
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