4-Xiyou-LUG

libtask项目文档

本项目的内容可以随意进行学习、使用，请勿用于商业目的

目录

• 引言
  • 介绍
  • 项目背景
  • 开发环境及使用工具
• 软件架构
  • 模拟中断模块
  • 多任务调度模块
• 安装教程
• 使用说明
  • 初始化任务框架
  • 创建任务
  • 输出
  • 锁及锁的操作
• Hook 模块
• 创建任务示例

介绍

TOPIC_ID:4, TEAM_ID:1382578369, TEAM_NAME:Xiyou-LUG.

项目背景

该项目是实现一个Linux用户态下抢占式任务调度框架，原生的Linux是支持多任务的，但是由于是内核统一管理，所以任务的粒度都是内核所固定的。这在一些数据处理相关联的场景下，就需要对任务支持的粒度更加细化，来更好的处理这些任务CPU密集型的任务，避免内核态下任务的频繁切换。所以提出一种Linux用户态下多任务的想法，对比目前的协程的优势和不足，我们打算设计出内嵌在OS中的负责任务调度的小OS。

软件架构

模拟中断模块

底层使用信号模拟中断。任务的抢占点信号使用时钟信号，时钟周期为10ms。信号处理函数的栈中保存有用户态的上下文sigcontext，并且该栈存储在用户态，我们就可以通过保存和修改该上下文中的内容来实现上下文切换。

多任务调度模块

初始化每个任务时为任务指定优先级，即时间片大小。信号处理函数中检查当前任务的时间片，不为0时，将当前任务的时间片减一并返回；若为0，就去执行schedule函数，该函数中首先修改任务的状态，然后找到下一个要调度运行的任务，并进行上下文切换。修改后返回，即信号处理函数调用sigreturn系统调用返回到内核态，内核根据sigcontext的内容恢复用户态任务的上下文。

安装教程

git clone https://github.com/Xiyou-LUG/src.git
cd src/
make all

make all后生成libtask.a库文件，编译程序时在后加上该和-I ./include/库即可。

使用说明

• 初始化任务框架

  init();

• 创建任务

  struct task_struct* task_start(char* name, int prio, task_func function, void* func_arg);

• 输出

  详见 console.h

创建任务示例

• 创建 100w 个任务，并执行。 由于在任务创建函数中将终端屏蔽，即忽略时钟信号，以保证任务就绪链表同步，同时信号处理函数的周期为 10ms，所以在创建 100w 个任务时会消耗较长的时间，稍微等待即可。配置更低的任务数可以看到更明显的效果。

#include "task.h"
#include "console.h"
#include "init.h"
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>

void test1(void* args)
{
    co_enable_hook_sys();
    char* str = args;
    while(1) {
        sleep(1);
        console_put_str(str);
    }
}

const static int thread_number = 1000000; 

int main()
{
    init();
    task_start("tast1", 31, test1, "argB ");
    for(int i = 0; i < thread_number; i++) {
        task_start("abc", 31, test1, "a ");
    }
    while(1) {
        sleep(1);
        console_put_str("maiN ");
    }
    return 0;
}

• 编译：

cd src
make clean && make all
gcc main.c -o main -Wl,--no-as-needed -ldl -I include/ libtask.a

• 运行

./main

• 一键编译运行

./run.sh

Hook 模块

Hook模块应用于task中调用阻塞式系统调用的场景，此时task不应该继续执行原本分配的时间片，而应该主动让出自己的执行权，并在所等待时间就绪时重新加入全局就绪队列，样例可见example/test_sleep.c。

• 编译：

cd src
rm libtask.a
make all
gcc example/test_sleep.c -o test_sleep -std=gnu99 -Wl,--no-as-needed -ldl -I include/ libtask.a

• 运行

./test_sleep

参与贡献

1. Fork 本仓库
2. 新建 Feat_xxx 分支
3. 提交代码
4. 新建 Pull Request