实时操作系统VxWorks的内核任务调度研究.pdf

电脑应用技术二零零六年总第六十五期

实时操作系统VxWorks的内核

任务调度研究

罗修波
（上海船舶电子设备研究所，上海200025）

摘要：VxWorks实时操作系统在实时嵌入式技术领域应用非常广泛，本文论述了VxWorks
实时操作系统中任务调度的概念、类型，并着重对实时内核的任务调度进行了分析研究。
关键词：VxWorks实时操作系统内核进程任务调度

ResearchofKernelTaskSchedulingonReal-time
OperationSystemVxWorks
LuoXiu-bo
(ShanghaiMarineElectronicEquipmentResearchInstitute,Shanghai,200025)
Abstract:VxWorksbecomesmoreandmorepopularinthefieldofreal-timeembedding
technique.Thispaperdescribedtheconceptandtypeofkernelscheduling.anditlaidgreat
emphasisontheanalysisofthekernelschedulingofVxWorks.
Keywords:VxWorks,Real-timeOperationSystem,Kernel,Process,TaskScheduling

1、引言

VxWorks操作系统是WindRiver公司开发的一种高性能的嵌入式实时操作系统。它带
有一个功能强大的集成开发系统环境Tornado。VxWorks具有软件生成代码小、实时性强
及响应速度快等特点，特别适合于具有实时和多任务要求的系统。VxWorks自20世纪80
年代问世以来，以其高性能、高可靠性、高实时性等特点成为实时操作系统中最具特色的
系统。自1996年登陆中国，短短几年就已成为国防、工业自动化、网络通信、航空航天、
医疗仪器、状态监控以及消费电子产品等嵌入式实时领域的首选操作系统。由于嵌入式实
时操作系统在内核方面具有自身的特点，本文着重对实时内核中任务调度进行了详细分
析。

2、任务调度概述

2.1调度的概念
构成应用软件系统的程序集合中，独立的、相互作用的程序单元，在其执行时称之为

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任务。单个CPU中，多任务机制制造了一个多个任务同时执行的假象。其实系统只是根
据一个多任务调度算法，将内核插入到这些任务中执行。实时系统VxWorks的一个任务可
有多种状态，但最基本的状态有以下四种：
1)就绪态（Ready）：任务只等待系统分配CUP资源。
2)挂起态（Pend）：任务需等待某些不可利用的资源而被阻塞。
3)休眠态（Sleep）：如果系统不需要某一个任务工作，则这个任务处于休眠状态。
4)延迟态（Delay）：任务被延迟时所处的状态。
当系统函数对某一个任务进行操作时，任务从一种状态跃迁到另一种状态。处于任一
状态的任务都可被删除。VxWorks的任务跃迁如图1所示。

图1VxWorks系统中任务之间的状态跃迁
任务由系统内核调度运行一段固定长度的时间，称为时间片。调度是指为任务分配资
源和时间，使系统满足特定的性能要求。调度算法的目的是在正常情况下，尽可能满足所
有任务的时限;在峰值负载条件下，保证强实时任务满足时限。因为时限是区分实时系统和
非实时系统的关键因素，因此调度算法是实时系统的基本问题。实时操作系统所具有的运
行性能，如吞吐量的大小、周转时间的长短、相应的及时性和可预测性等在很大程度上都
取决于实时调度。

2.2调度的类型

虽然调度的主要目的都是为了分配处理机，但在不同的OS中所采用的调度方式是完
全不同的。在执行调度时所采用的调度算法也可能不同。因此，常按照调度的层次把调度
分成高级、中级和低级调度。
高级调度又称长程调度或作业调度，用于决定把外存上处于后备队列中的哪些作业调
入内存，并为它们创建进程、分配必要的资源，然后再将新创建的进程排在就绪队列上，
准备执行。然而在实时系统中，为了能及时响应，用户通过键盘输入的数据都是直接送入
内存，因而实时系统通常不需要作业调度。
中级调度又称中程调度，引入它的主要目的是为了提高内存利用率和系统吞吐量。它
使那些暂时不能运行的进程不再占用宝贵的内存空间，而将它们调到外存上去等待，此时
的状态称为挂起状态。当这些进程重新具备运行条件，且内存又有空闲，由中级调度决定，
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将外存上的那些重新具备运行条件的就绪进程重新调入内存，并使它为就绪状态，挂在就
绪队列上等待进程调度。
低级调度又称进程调度。它决定就绪队列中的哪个进程将获得处理机，然后由分派程
序执