RT-Thread基于优先级的全抢占式调度算法的实现

rt-thread的调度算法为基于优先级调度和基于时间片轮转调度共存的策略。rt-thread内核中存在多个线程优先级，并且支持多个线程具有同样的线程优先级。线程级别数目在rtconfig.h中以宏定义的方式配置，当系统存在多个线程时，可能的情况是，某些线程具有不同的线程优先级，但是还有一些线程具有相同的优先级。rt-thread采用的调度策略是：

不同优先级的线程，采用可抢占的方式：就绪的高优先级的线程会“立刻”抢占低优先级的线程；

同线程优先级别的多个线程则采用时间片轮转，同级线程依次获得CPU时间

在上面的情形中，摆在rt-thread面前的问题是，如何从多个线程优先级别中找出当前优先级最高的那个线程，并调度执行。

rt-thread的内核调度算法采用位图(bitmap)实现，算法时间复杂度为O(1)（注，O(1)定义，请参考数据结构相关书籍，即每次调度的时间恒定：无论当前的系统中存在多少个线程，多少个优先级，rt-thread的调度函数总可以在恒定的时间内选择出最高优先级的线程执行。

线程结构存储

寻找当前线程优先级最高的线程并调度执行，首先需要解决线程数据结构的存储问题。下面先来分析rt-thread中如何存储多个线程的数据结构。

先做几点说明：

每个线程的信息用线程控制块（Thread Control-Block，缩写为TCB）表示，它是定义在rtdef.h中的struct结构体，用来描述一个线程所有必要信息；

线程的优先级别用非负整数（即无符号整数）表示。数值越小，优先级越高；

系统的线程优先级的数目固定，最多支持256级；

系统中的线程数目不做任何限制，线程的数目仅受限于系统RAM的大小。

读者不妨思考最后两点，当系统存在多个的线程时，如何存储线程控制块才能满足要求？

线程的优先级别数目固定。使用数组存储TCB，数组的长度即为线程优先级的数目，数组的每个元素为一个指向TCB数据结构的指针。

线程数目不受限制。那当某个线程优先级上存在多个线程时，这些TCB显然没办法存储在上面定义的数组对应的优先级位置上，那么使用链表，链表是一种数据结构，每个元素彼此链接，TCB中有一个链接下一个TCB的“链表数据结构”，如同一个钩子一样。

这样就可以达到上面提及的两点设计要求，不同线程优先级的线程的TCB分别存在线程TCB数组对应优先级的位置上。对于相同优先级别的多个线程，我们只需要将该优先级的第一个就绪线程的TCB存储在线程TCB数组中相关位置，后续同级线程通过链表依次连接。

scheduler.c

假定RT_THREAD_PRIORITY_MAX这个宏为256