289 lines
14 KiB
C++
289 lines
14 KiB
C++
/*****************************************************************************
|
|
* *
|
|
* S C H E D U L E R *
|
|
* *
|
|
*---------------------------------------------------------------------------*
|
|
* Beschreibung: Implementierung eines einfachen Zeitscheiben-Schedulers. *
|
|
* Rechenbereite Threads werden in 'readQueue' verwaltet. *
|
|
* *
|
|
* Der Scheduler wird mit 'schedule' gestartet. Neue Threads*
|
|
* können mit 'ready' hinzugefügt werden. Ein Thread muss *
|
|
* die CPU freiwillig mit 'yield' abgeben, damit andere auch*
|
|
* rechnen koennen. Ein Thread kann sich selbst mit 'exit' *
|
|
* terminieren. Ein Thread kann einen anderen Thread mit *
|
|
* 'kill' beenden. Ein erzwungener Threadwechsel erfolgt *
|
|
* mit der Funktion 'preempt', welche von der Timer-ISR *
|
|
* aufgerufen wird. *
|
|
* *
|
|
* Zusaetzlich gibt es nun fuer die Semaphore zwei neue *
|
|
* Funktionen 'block' und 'deblock'. *
|
|
* *
|
|
* Autor: Michael, Schoettner, HHU, 23.11.2018 *
|
|
*****************************************************************************/
|
|
|
|
#include "kernel/threads/Scheduler.h"
|
|
#include "kernel/threads/IdleThread.h"
|
|
#include <utility>
|
|
|
|
void Scheduler::lock() {
|
|
cpu.disable_int();
|
|
}
|
|
|
|
void Scheduler::unlock() {
|
|
cpu.enable_int();
|
|
}
|
|
|
|
/*****************************************************************************
|
|
* Methode: Dispatcher::dispatch *
|
|
*---------------------------------------------------------------------------*
|
|
* Beschreibung: Auf den active thread wechseln. *
|
|
* *
|
|
* Parameter: *
|
|
* next Thread der die CPU erhalten soll. *
|
|
*****************************************************************************/
|
|
void Scheduler::start(bse::Vector<bse::unique_ptr<Thread>>::Iterator next) {
|
|
active = next;
|
|
if (active >= ready_queue.end()) {
|
|
active = ready_queue.begin();
|
|
log << INFO << "Scheduler::start started different thread than passed" << endl;
|
|
}
|
|
log << INFO << "Starting Thread with id: " << dec << (*active)->tid << endl;
|
|
(*active)->start(); // First dereference the Iterator, then the unique_ptr to get Thread
|
|
}
|
|
|
|
void Scheduler::switch_to(Thread* prev_raw, bse::Vector<bse::unique_ptr<Thread>>::Iterator next) {
|
|
active = next;
|
|
if (active >= ready_queue.end()) {
|
|
active = ready_queue.begin();
|
|
log << INFO << "Scheduler::switch_to started different thread than passed" << endl;
|
|
}
|
|
log << INFO << "Switching to Thread with id: " << dec << (*active)->tid << endl;
|
|
prev_raw->switchTo(**active);
|
|
}
|
|
|
|
/*****************************************************************************
|
|
* Methode: Scheduler::schedule *
|
|
*---------------------------------------------------------------------------*
|
|
* Beschreibung: Scheduler starten. Wird nur einmalig aus main.cc gerufen.*
|
|
*****************************************************************************/
|
|
void Scheduler::schedule() {
|
|
|
|
/* hier muss Code eingefuegt werden */
|
|
|
|
// We need to start the idle thread first as this one sets the scheduler to initialized
|
|
// and enables preemption.
|
|
// Otherwise preemption will be blocked and nothing will happen if the first threads
|
|
// run() function is blocking
|
|
|
|
ready_queue.push_back(bse::make_unique<IdleThread>());
|
|
log << INFO << "Starting scheduling: starting thread with id: " << dec << (*(ready_queue.end() - 1))->tid << endl;
|
|
start(ready_queue.end() - 1);
|
|
}
|
|
|
|
/*****************************************************************************
|
|
* Methode: Scheduler::exit *
|
|
*---------------------------------------------------------------------------*
|
|
* Beschreibung: Thread ist fertig und terminiert sich selbst. Hier muss *
|
|
* nur auf den naechsten Thread mithilfe des Dispatchers *
|
|
* umgeschaltet werden. Der aktuell laufende Thread ist *
|
|
* nicht in der readyQueue. *
|
|
*****************************************************************************/
|
|
void Scheduler::exit() {
|
|
|
|
/* hier muss Code eingefuegt werden */
|
|
|
|
// Thread-Wechsel durch PIT verhindern
|
|
lock();
|
|
|
|
if (ready_queue.size() == 1) {
|
|
log << ERROR << "Can't exit last thread, active ID: " << dec << (*active)->tid << endl;
|
|
unlock();
|
|
return;
|
|
}
|
|
|
|
log << DEBUG << "Exiting thread, ID: " << dec << (*active)->tid << endl;
|
|
start(ready_queue.erase(active)); // erase returns the next iterator after the erased element
|
|
// cannot use switch_to here as the previous thread no longer
|
|
// exists (was deleted by erase)
|
|
|
|
// Interrupts werden in Thread_switch in Thread.asm wieder zugelassen
|
|
// dispatch kehr nicht zurueck
|
|
}
|
|
|
|
/*****************************************************************************
|
|
* Methode: Scheduler::kill *
|
|
*---------------------------------------------------------------------------*
|
|
* Beschreibung: Thread mit 'Gewalt' terminieren. Er wird aus der *
|
|
* readyQueue ausgetragen und wird dann nicht mehr aufge- *
|
|
* rufen. Der Aufrufer dieser Methode muss ein anderer *
|
|
* Thread sein. *
|
|
* *
|
|
* Parameter: *
|
|
* that Zu terminierender Thread *
|
|
*****************************************************************************/
|
|
void Scheduler::kill(unsigned int tid, bse::unique_ptr<Thread>* ptr) {
|
|
lock();
|
|
|
|
unsigned int prev_tid = (*active)->tid;
|
|
|
|
// Ready queue
|
|
for (bse::Vector<bse::unique_ptr<Thread>>::Iterator it = ready_queue.begin(); it != ready_queue.end(); ++it) {
|
|
if ((*it)->tid == tid) {
|
|
// Found thread to kill
|
|
|
|
if (ptr != nullptr) {
|
|
// Move old thread out of queue to return it
|
|
unsigned int pos = bse::distance(ready_queue.begin(), it);
|
|
*ptr = std::move(ready_queue[pos]); // Return the killed thread
|
|
}
|
|
|
|
if (tid == prev_tid) {
|
|
// If we killed the active thread we need to switch to another one
|
|
log << INFO << "Killed active thread from ready_queue with id: " << tid << endl;
|
|
|
|
// Switch to current active after old active was removed
|
|
start(ready_queue.erase(it));
|
|
}
|
|
|
|
// Just erase from queue, do not need to switch
|
|
ready_queue.erase(it);
|
|
log << INFO << "Killed thread from ready_queue with id: " << tid << endl;
|
|
|
|
unlock();
|
|
return;
|
|
}
|
|
}
|
|
|
|
// Block queue
|
|
for (bse::Vector<bse::unique_ptr<Thread>>::Iterator it = block_queue.begin(); it != block_queue.end(); ++it) {
|
|
if ((*it)->tid == tid) {
|
|
// Found thread to kill
|
|
|
|
if (ptr != nullptr) {
|
|
// Move old thread out of queue to return it
|
|
unsigned int pos = bse::distance(block_queue.begin(), it);
|
|
*ptr = std::move(block_queue[pos]); // Return the killed thread
|
|
}
|
|
|
|
// Just erase from queue, do not need to switch
|
|
block_queue.erase(it);
|
|
log << INFO << "Killed thread from block_queue with id: " << tid << endl;
|
|
|
|
unlock();
|
|
return;
|
|
}
|
|
}
|
|
|
|
log << ERROR << "Kill: Couldn't find thread with id: " << tid << " in ready- or block-queue" << endl;
|
|
unlock();
|
|
}
|
|
|
|
/*****************************************************************************
|
|
* Methode: Scheduler::yield *
|
|
*---------------------------------------------------------------------------*
|
|
* Beschreibung: CPU freiwillig abgeben und Auswahl des naechsten Threads.*
|
|
* Naechsten Thread aus der readyQueue holen, den aktuellen *
|
|
* in die readyQueue wieder eintragen. Das Umschalten soll *
|
|
* mithilfe des Dispatchers erfolgen. *
|
|
* *
|
|
* Achtung: Falls nur der Idle-Thread läuft, so ist die *
|
|
* readyQueue leer. *
|
|
*****************************************************************************/
|
|
void Scheduler::yield() {
|
|
|
|
/* hier muss Code eingefuegt werden */
|
|
|
|
// Thread-Wechsel durch PIT verhindern
|
|
lock();
|
|
|
|
if (ready_queue.size() == 1) {
|
|
// log << TRACE << "Skipping yield as no thread is waiting, active ID: " << dec << (*active)->tid << endl;
|
|
unlock();
|
|
return;
|
|
}
|
|
|
|
// log << TRACE << "Yielding, ID: " << dec << (*active)->tid << endl;
|
|
switch_to((*active).get(), active + 1); // prev_raw is valid since no thread was killed/deleted
|
|
}
|
|
|
|
/*****************************************************************************
|
|
* Methode: Scheduler::preempt *
|
|
*---------------------------------------------------------------------------*
|
|
* Beschreibung: Diese Funktion wird aus der ISR des PITs aufgerufen und *
|
|
* schaltet auf den naechsten Thread um, sofern einer vor- *
|
|
* handen ist. *
|
|
*****************************************************************************/
|
|
void Scheduler::preempt() {
|
|
|
|
/* Hier muss Code eingefuegt werden */
|
|
|
|
yield();
|
|
}
|
|
|
|
/*****************************************************************************
|
|
* Methode: Scheduler::block *
|
|
*---------------------------------------------------------------------------*
|
|
* Beschreibung: Aufrufer ist blockiert. Es soll auf den naechsten Thread *
|
|
* umgeschaltet werden. Der Aufrufer soll nicht in die *
|
|
* readyQueue eingefuegt werden und wird extern verwaltet. *
|
|
* Wird bei uns nur fuer Semaphore verwendet. Jede Semaphore*
|
|
* hat eine Warteschlange wo der Thread dann verwaltet wird.*
|
|
* Die Methode kehrt nicht zurueck, sondern schaltet um. *
|
|
*****************************************************************************/
|
|
void Scheduler::block() {
|
|
|
|
/* hier muss Code eingefuegt werden */
|
|
|
|
lock();
|
|
|
|
if (ready_queue.size() == 1) {
|
|
log << ERROR << "Can't block last thread, active ID: " << dec << (*active)->tid << endl;
|
|
unlock();
|
|
return;
|
|
}
|
|
|
|
Thread* prev_raw = (*active).get();
|
|
std::size_t pos = bse::distance(ready_queue.begin(), active);
|
|
block_queue.push_back(std::move(ready_queue[pos]));
|
|
|
|
// log << TRACE << "Blocked thread with id: " << prev_raw->tid << endl;
|
|
|
|
switch_to(prev_raw, ready_queue.erase(active)); // prev_raw is valid as thread was moved before vector erase
|
|
}
|
|
|
|
/*****************************************************************************
|
|
* Methode: Scheduler::deblock *
|
|
*---------------------------------------------------------------------------*
|
|
* Beschreibung: Thread 'that' deblockieren. 'that' wird nur in die *
|
|
* readyQueue eingefuegt und dann zurueckgekehrt. In der *
|
|
* einfachsten Form entspricht diese Funktion exakt 'ready' *
|
|
* Man koennte alternativ aber den deblockierten Thread auch*
|
|
* am Anfang der readyQueue einfuegen, um ihn zu beorzugen. *
|
|
* *
|
|
* Parameter: that: Thread der deblockiert werden soll. *
|
|
*****************************************************************************/
|
|
void Scheduler::deblock(unsigned int tid) {
|
|
|
|
/* hier muss Code eingefuegt werden */
|
|
|
|
lock();
|
|
|
|
for (bse::Vector<bse::unique_ptr<Thread>>::Iterator it = block_queue.begin(); it != block_queue.end(); ++it) {
|
|
if ((*it)->tid == tid) {
|
|
// Found thread with correct tid
|
|
|
|
std::size_t pos = bse::distance(block_queue.begin(), it);
|
|
ready_queue.insert(active + 1, std::move(block_queue[pos])); // We insert the thread after the active
|
|
// thread to prefer deblocked threads
|
|
block_queue.erase(it);
|
|
|
|
// log << TRACE << "Deblocked thread with id: " << tid << endl;
|
|
unlock();
|
|
return;
|
|
}
|
|
}
|
|
|
|
log << ERROR << "Couldn't deblock thread with id: " << tid << endl;
|
|
unlock();
|
|
}
|