RTT（RT-Thread）线程管理（1.2W字详细讲解）

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已于 2023-07-31 16:27:08 修改 · 4.7k 阅读

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#stm32 #嵌入式 #RTOS #RT-Thread线程管理

于 2023-07-31 16:16:19 首次发布

RT-Thread是一个支持多任务的操作系统，通过线程实现任务调度。线程具有独立栈，状态包括就绪、运行、挂起等，优先级0为最高。线程管理包括创建、删除、初始化和脱离。调度器是抢占式的，高优先级线程能立即执行。线程控制块存储线程信息，上下文在切换时保存和恢复。文章还介绍了线程创建、删除函数，以及线程辅助函数如睡眠、让出处理器等。

RTT线程管理

RT-Thread是支持多任务的操作系统，多任务是通过多线程的方式实现。线程是任务的载体，是RTT中最基本的调度单位。

线程在运行的时候，它自己会认为独占CPU运行

线程执行时的运行环境称为上下文（与之相对应的有中断上下文），具体来说就是各个变量和数据，包括所有的寄存器变量、堆栈、内存信息等。

线程管理特点

RT-Thread 线程管理的主要功能是对线程进行管理和调度，系统中总共存在两类线程，分别是系统线程和用户线程，系统线程是由 RT-Thread 内核创建的线程，用户线程是由应用程序创建的线程，这两类线程都会从内核对象容器中分配线程对象，当线程被删除时，也会被从对象容器中删除。

RT-Thread 的线程调度器是抢占式的，主要的工作就是从就绪线程列表中查找最高优先级线程，保证最高优先级的线程能够被运行，最高优先级的任务一旦就绪，总能得到 CPU 的使用权。

当调度器调度线程切换时，先将当前线程上下文保存起来，当再切回到这个线程时，线程调度器将该线程的上下文信息恢复。（我们在切换完以后，当再次回到之前执行的线程时候，要从被打断的地方重新开始执行，所以我们要将线程上下文先保存起来）线程再被调度之前，我们要保存现场，保存完现场之后再执行高优先级的线程，在我们再调度回来的时候，再恢复现场。但这些不需要我们应用层手动来做。

线程工作机制

线程控制块

线程控制块由结构体 struct rt_thread 表示，线程控制块是操作系统用于管理线程的一个数据结构，它会存放线程的一些信息，例如优先级、线程名称、线程状态等，也包含线程与线程之间连接用的链表结构（内核在管理多个线程的时候，将描述每个线程的结构体采用一个列表的形式来管理起来，为了方便内核后期来查找和管理），线程等待事件集合等。

struct rt_thread
{
   /* rt object */
   char       name[RT_NAME_MAX];       /**<the name of thread */
   rt_uint8_t  type;               /**< type of object */
   rt_uint8_t  flags;               /**< thread's flags */

   rt_list_t   list;                    /**< the object list */
   rt_list_t   tlist;                   /**< the thread list */

   /* stack point and entry */
   void       *sp;                     /**< stack point 栈指针*/ 
   void       *entry;                 /**< entry */
   void       *parameter;          /**< parameter */
   void       *stack_addr;         /**< stack address point 栈地址指针*/
   rt_uint32_t stack_size;      /**< stack size */

   /* error code */
     rt_err_t    error;                   /**< error code */
     rt_uint8_t  stat;                    /**< thread status 线程状态*/

    /* priority */
    rt_uint8_t  current_priority;        /**< current priority */
    rt_uint8_t  init_priority;           /**< initialized priority */

    rt_uint32_t number_mask;

    ...

    rt_ubase_t  init_tick;                          /**< thread's initialized tick */
    rt_ubase_t  remaining_tick;                /**< remaining tick */

    struct rt_timer thread_timer;              /**< built-in thread timer */

    void (*cleanup)(struct rt_thread *tid);    /**< cleanup function when thread exit */

    rt_uint32_t user_data;                          /**< private user data beyond this thread */
};

其中有个对称多核处理器的功能，如果属于cortex-M系列的处理器，因为是单核，所以不使用对称多核处理器，但cortex-A系统多核支持

注：cleanup函数指针指向的函数，会在线程退出的时候，被idle线程回调一次，执行用户设置的清理现场等工作。

线程属性

线程栈

RT-Thread 线程具有独立的栈，当进行线程切换时，会将当前线程的上下文存在栈中，当线程要恢复运行时，再从栈中读取上下文信息，进行恢复。

线程状态

可以通过查看线程控制块结构体的flags成员来判断当前线程所处状态

线程优先级

RT-Thread 最大支持 256 个线程优先级 (0~255)，数值越小的优先级越高，0 为最高优先级。在一些资源比较紧张的系统中，可以根据实际情况选择只支持 8 个或 32 个优先级的系统配置；对于 ARM Cortex-M系列，普遍采用 32 个优先级。最低优先级默认分配给空闲线程使用，用户一般不使用。在系统中，当有比当前线程优先级更高的线程就绪时，当前线程将立刻被换出，高优先级线程抢占处理器运行

时间片

每个线程都有时间片这个参数，但时间片仅对优先级相同的就绪态线程有效。（如果多个线程的优先级相同，对于同一优先级的线程，调度的时候根据时间片进行调度，即每个线程调度一段时间然后切换另一个线程来调度执行）

注意：

作为一个实时系统，一个优先级明确的实时系统，如果一个线程中的程序陷入了死循环操作，那么比它优先级低的线程都将不能够得到执行。所以在实时操作系统中必须注意的一点就是：线程中不能陷入死循环操作，必须要有让出 CPU使用权的动作，如循环中调用延时函数或者主动挂起（两种方法都能使线程处于挂起态，挂起态是不参加线程调度的，这时我们的系统就可以调度其它线程去执行）。