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# 任务管理
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任务（task）是XiUOS中处理器使用权分配的最小单位。每个任务有自己的程序栈与寄存器上下文，在多处理器平台上可以互不干扰地同时运行，但单个处理器上任意时刻只能有一个任务在运行。用户可以使用XiUOS提供的接口创建任意数量的任务。内核会对系统中的所有任务按照一定策略（抢占式优先级或先来先服务）进行调度，以最大限度地利用处理器资源。用户可以使用XiUOS提供的接口创建任意数量的任务。
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## 任务状态
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系统中的任务在任意时刻都处于就绪（ready）、运行（running）、阻塞/挂起（suspend）、退出（quit）四种状态之一。状态之间的变化关系如下图所示。
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任务在创建完成后会进入就绪状态并被加入就绪队列等待内核调度。当任务被调度开始运行时，任务会进入运行状态。若任务在运行过程中被更高优先级的任务抢占，则被强占的任务会回到就绪队列并再次进入就绪状态。当任务在运行过程中申请资源失败时，任务会被挂起并进入挂起状态，并在所申请资源能够被满足时回到就绪状态。当任务执行完成，即从入口函数返回时，会进入终止状态，并由内核回收其相关资源。
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## 任务调度
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任务调度即从系统就绪队列中按一定策略选择任务，使其进入运行状态的过程。XiUOS支持以下调度方式：
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* 抢占式优先级调度：在创建任务时可以指定任务的优先级，内核总是选取就绪队列中优先级最高的任务。当新创建的任务优先级高于正在运行的任务的优先级时，当前运行的任务会被抢占。若就绪队列中最高优先级任务有多个，则这些任务会按时间片轮转交替运行。
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* 先来先服务（FIFO）调度：任务按照被创建的顺序依次被执行。当一个任务运行完成后，系统才会让下一个任务开始运行。
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* 时间片轮转（RR）调度：任务按照分配的时间片执行，时间片结束，调度一个新的就绪任务执行，当前任务重新就绪，等待下一次的调度。
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## 任务结构定义
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每个任务在内核中由一个task_descriptor结构表示，二者一一对应。
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```c
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struct task_descriptor
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{
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void *stack_pointer;
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struct dync_sched_member dync_sched_member_x;
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struct t_baseinfo t_baseinfo_x;
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#ifdef XS_USING_SMP
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struct smp_info smp_info_x;
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#endif
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#if defined(XS_USING_EVENT)
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xs_uint32 event_ctrl1:3;
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xs_uint32 event_ctrl2:29;
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#endif
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xs_err_t error;
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XS_DOUBLE_LINKLIST link;
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};
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```
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其中stack_pointer成员表示该任务的栈的起始地址，dync_sched_member_x成员包含与任务调度相关的信息，t_baseinfo_x包含任务的基本信息，smp_info_x包含与多处理器相关的信息，event_ctrl1/event_ctrl2用于实现事件集机制（见任务间通信部分文档），error为任务调用内核接口时最近的错误码，link用于将系统中的所有任务组织成一个双链表。各复合成员的详细定义如下：
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```c
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struct task_baseinfo {
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char name[XS_NAME_MAX];
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void *func_entry;
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void *func_param;
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xs_uint32 stack_size;
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xs_uint8 origin_prio;
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};
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```
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struct task_baseinfo结构记录了任务的基本属性，包括任务的名称（name）、入口函数和参数（func_entry、func_param）、栈大小（stack_size）、优先级（origin_prio）。
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```c
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struct dync_sched_member {
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xs_uint8 stat;
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xs_uint8 advance_cnt;
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xs_uint8 cur_prio;
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xs_ubase origin_timeslice;
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xs_ubase rest_timeslice;
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#ifdef XS_USING_TASK_ISOLATION
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xs_uint8 isolation_flag;
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void *isolation;
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#endif
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union {
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XS_DOUBLE_LINKLIST sched_link;
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XS_AVL sched_avl;
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}
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XS_DOUBLE_LINKLIST pend_link;
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xs_Timer_t task_timer;
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};
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#define XS_SUSPEND ((1) << (0))
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#define XS_READY ((1) << (1))
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#define XS_RUNNING ((1) << (2))
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#define XS_QUIT ((1) << (3))
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```
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struct dync_sched_member结构的成员用于记录与调度相关的信息。stat表示任务的当前状态，可以为挂起（XS_SUSPEND）、就绪（XS_READY）、运行（XS_RUNNING）或退出（XS_QUIT）。advance_cnt表示在配置成短作业预先调度时优先处理的时间片周期个数。cur_prio表示任务当前的优先级：为防止出现优先级反转，该优先级可以高于任务创建时配置的优先级。origin_timeslice表示在时间片轮转调度中该任务每次运行的时间片。地址空间隔离信息（isolation_flag变量和指针isolation）。sched_link、sched_avl构成的联合体为就绪队列节点，XiUOS中就绪队列可以配置为双链表（sched_link）或AVL树（sched_avl）。pend_link为任务挂起时使用的等待队列节点。task_timer用于任务睡眠的计时。
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```c
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struct smp_info {
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xs_uint8 combined_coreid;
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xs_uint8 runing_coreid;
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};
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```
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struct smp_info结构包含多处理器相关的信息，其成员分别表示该任务绑定的CPU ID与正在运行的CPU ID。
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## 任务函数接口
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```c
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struct xs_utask
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{
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char name[XS_NAME_MAX];
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void *func_entry;
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void *func_param;
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xs_uint32 stack_size;
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xs_uint8 prio;
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};
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typedef struct xs_utask struct xs_utask;
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struct task_descriptor* xs_UserTaskCreate(xs_utask_x task);
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```
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该函数用于用户态创建一个任务。任务的各个属性由一个struct xs_utask结构表示，包括任务的名称、入口函数及参数、栈大小和优先级，在调用该函数时需要传入该结构的实例用于配置任务。任务创建成功后，内核会为其分配指定大小的栈及其他结构（如struct task_descriptor）结构，并返回任务描述符指针。
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| 参数 | 描述 |
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| task | 任务配置属性 |
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```c
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xs_int32 xs_UserTaskDelete(struct task_descriptor task);
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```
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该函数用于删除一个任务，强制使其进入退出状态。若删除成功则返回XS_EOK，若失败则返回-XS_ERROR。
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| 参数 | 描述 |
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| --- | --- |
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| task| 待删除的任务描述符 |
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```c
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xs_int32 xs_UserTaskCoreCombine(struct task_descriptor task, xs_uint8 coreid);
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```
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该函数用于将任务绑定至指定的处理器上。若绑定成功则返回XS_EOK，若失败则返回-XS_ERROR。
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| 参数 | 描述 |
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| task_id | 待绑定的任务描述符 |
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| coreid | 带绑定的处理器ID |
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```c
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xs_int32 xs_UserTaskCoreUncombine(struct task_descriptor task);
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```
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该函数用于解除任务与处理器的绑定。若解除成功则返回XS_EOK，若失败则返回-XS_ERROR。
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| 参数 | 描述 |
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| --- | --- |
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| task | 待解除绑定的任务描述符 |
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```c
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xs_int32 xs_UserTaskDelay(xs_ticks_x ticks);
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```
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该函数用于将当前任务挂起一定时间，单位为tick。挂起时间结束后，任务会进入就绪状态，可以继续被调度。
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| 参数 | 描述 |
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| --- | --- |
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| ticks | 任务挂起时间，单位为tick |
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```c
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struct task_descriptor* xs_UserTaskSearch(char *name)
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```
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该函数用于从任务名称获取任务描述符。
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| 参数 | 描述 |
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| --- | --- |
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| name | 任务名称 |
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## 使用场景
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* 在多处理器设备上，多个任务可以并行运行，从而提高处理器的利用率。
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* 在一些中断驱动的应用中，如果中断需要处理的工作过于复杂，则可以创建一个任务专门用于处理相关工作，从而改善中断延迟。 |