进程的结构

Contiki的进程由两部分组成:进程控制块和进程线程。进程控制块存储在内存中,它包含进程运行时的信息,比如:进程名、进程状态、指向进程线程的指针。

进程线程是存储在ROM中的一个代码块。

进程控制块PCB(process control block)

 struct process {
struct process *next;
#if PROCESS_CONF_NO_PROCESS_NAMES
#define PROCESS_NAME_STRING(process) ""
#else
const char *name;
#define PROCESS_NAME_STRING(process) (process)->name
#endif
PT_THREAD((* thread)(struct pt *, process_event_t, process_data_t));
struct pt pt;
unsigned char state, needspoll;
};
struct pt {
lc_t lc;
};
/** \hideinitializer */
typedef unsigned short lc_t;

  进程控制块包含每个进程的信息,比如进程状态、指向进程的线程的指针、进程的文本名称。进程控制块只在内核内部使用,不能被进程直接访问。

用户代码不能直接访问进程控制块的任何成员。

  进程控制块是轻量级的,只需要几个字节的内存。进程控制块的结构体如上面所示。该结构体中任何成员都不能被直接访问,只有进程管理函数能够访问这些成员。

  进程控制块的第一个成员 struct process *next,指向进程链表中的下一个进程控制块。

  成员const char *name,指向进程的文本类型的名字。

  成员PT_THREAD((* thread)(struct pt *, process_event_t, process_data_t)),一个函数指针,指向了进程的线程。

  成员unsigned char state, needspoll,是内部标志,当进程被轮询时,通过函数process_poll()修改该标志。

进程的创建过程

  进程控制块不是直接定义和声明的,而是通过宏PROCESS()。

PROCESS(hello_world_process, "Hello world");

如上例所示,该宏有两个参数,用于访问该进程的进程控制块变量名hello_world_process、用于调试和打印进程的进程文本名字"Hello world"。

进程线程

进程线程是一个单一的protothread,由进程调度器调度。例子如下:

 PROCESS_THREAD(hello_world_process, ev, data)
{
PROCESS_BEGIN(); printf("Hello, world\n"); PROCESS_END();
}

 Protothreads

  当在等待某个事件发生时,protothread允许系统运行其它活动。protothread的概念是在开发Contiki的过程中提出来的,但是这个概念不是与Contiki绑定在一起的。protothread也可以很好地运行在许多其它的系统中。

  Contiki运行在内存受限的系统之上,减小内存负载显得尤为重要。protothread提供了一种很好的方法,可以让C函数在没有传统线程内存负载的情况下,以类似线程的方式运行。

  protothread可以看作是一个常规的C函数。该函数使用两个特殊的宏作为开始和结束:PROCESS_BEGIN()和PROCESS_END()。

  C预处理器实现了protothread的主要操作:

 struct pt {
lc_t lc;
}; #define PT_WAITING 0
#define PT_YIELDED 1
#define PT_EXITED 2
#define PT_ENDED 3 #define PT_INIT(pt) LC_INIT((pt)->lc) #define PT_BEGIN(pt) { char PT_YIELD_FLAG = 1;\
if (PT_YIELD_FLAG) {;} LC_RESUME((pt)->lc) #define PT_END(pt) LC_END((pt)->lc); PT_YIELD_FLAG = 0; \
PT_INIT(pt); return PT_ENDED; } #define PT_WAIT_UNTIL(pt, condition) \
do { \
LC_SET((pt)->lc); \
if(!(condition)) { \
return PT_WAITING; \
} \
} while() #define PT_EXIT(pt) \
do { \
PT_INIT(pt); \
return PT_EXITED; \
} while()

进程中的Protothreads

  Contiki进程自身实现了一套protothread,它允许进程等待即将到来的事件。因此,Contiki进程中使用的protothread语句与上面介绍的纯protothread语句有微小的差异。

  Contiki进程中使用的进程相关的protothread宏:

 PROCESS_BEGIN(); // Declares the beginning of a process' protothread.
PROCESS_END(); // Declares the end of a process' protothread.
PROCESS_EXIT(); // Exit the process.
PROCESS_WAIT_EVENT(); // Wait for any event.
PROCESS_WAIT_EVENT_UNTIL(); // Wait for an event, but with a condition.
PROCESS_YIELD(); // Wait for any event, equivalent to PROCESS_WAIT_EVENT().
PROCESS_WAIT_UNTIL(); // Wait for a given condition; may not yield the process.
PROCESS_PAUSE(); // Temporarily yield the process.

事件

  Contiki中,进程接收到一个事件后就会运行。Contiki中有两种事件:异步事件和同步事件。

  当一个异步事件被发出时,该事件被放到内核中的事件队列中,并在一段时间后被传递到接收进程中。

  

  当一个同步事件被发出时,该事件被立即传递到接收进程中。

  

异步事件

  异步事件在被发出一段时间后才能被传递到接收进程。在事件被发出后和被传递前的这段时间,它被保存在Contiki内核的事件队列中。

内核负责将事件队列中的事件传递到接收进程。内核循环遍历事件队列,通过调用进程将队列中的事件传递到进程中。

  异步事件的接收者可以是一个特殊进程(何为特殊进程?),也可以是所有正在运行的通用进程。当接收者是一个特殊进程,内核就调用该进程并传递事件到该进程中。当事件接收者是系统中的通用进程,内核将一个接一个地顺序传递事件到所有的进程中。

  异步事件通过函数process_post()发出。

  

 int
process_post(struct process *p, process_event_t ev, process_data_t data)
{
static process_num_events_t snum; if(PROCESS_CURRENT() == NULL) {
PRINTF("process_post: NULL process posts event %d to process '%s', nevents %d\n",
ev,PROCESS_NAME_STRING(p), nevents);
} else {
PRINTF("process_post: Process '%s' posts event %d to process '%s', nevents %d\n",
PROCESS_NAME_STRING(PROCESS_CURRENT()), ev,
p == PROCESS_BROADCAST? "<broadcast>": PROCESS_NAME_STRING(p), nevents);
} if(nevents == PROCESS_CONF_NUMEVENTS) {
#if DEBUG
if(p == PROCESS_BROADCAST) {
printf("soft panic: event queue is full when broadcast event %d was posted from %s\n", ev, PROCESS_NAME_STRING(process_current));
} else {
printf("soft panic: event queue is full when event %d was posted to %s frpm %s\n", ev, PROCESS_NAME_STRING(p), PROCESS_NAME_STRING(process_current));
}
#endif /* DEBUG */
return PROCESS_ERR_FULL;
} snum = (process_num_events_t)(fevent + nevents) % PROCESS_CONF_NUMEVENTS;
events[snum].ev = ev;
events[snum].data = data;
events[snum].p = p;
++nevents; #if PROCESS_CONF_STATS
if(nevents > process_maxevents) {
process_maxevents = nevents;
}
#endif /* PROCESS_CONF_STATS */ return PROCESS_ERR_OK;
}

  process_post()的内部实现很简单(还是理清头绪才简单)。先检查当前事件队列的大小,检查是否还有可以存放事件的空间,然后再做决定,如果没有足够的空间,该函数返回一个错误,如果有足够的空间,该函数将事件插入到事件队列的末尾,然后返回。

同步事件

  与异步事件不同的是,同步事件被发出后不经过事件队列,会被直接传递。同步事件只能被发出给一个特定进程。由于同步事件直接被传递,因此传递一个同步事件在功能上等同于一个函数调用:接收进程被直接调用,发送进程在接收进程完成处理事件前一直处于阻塞状态。不过,接收进程不会被告诉所发出的事件是同步事件还是异步事件。

  同步事件是通过函数process_post_synch()发出。

 void
process_post_synch(struct process *p, process_event_t ev, process_data_t data)
{
struct process *caller = process_current; call_process(p, ev, data);
process_current = caller;
}

轮询(不太理解)

  轮询请求是一个特殊的事件。进程可以通过调用函数process_poll()请求被轮询。进程请求轮询后,会尽可能快地被调用。当轮询到该进程时,会传递一个特殊的事件到进程中。

事件标识(zhi)符

  事件被事件标识符所标识。事件标识符是一个8比特,一个字节的数组,会被传递到接收进程中。接收进程可以根据接收到的不同的事件标识符来做相应不同的处理。

  事件标识符的范围是0~255,在127一下的事件标识符可以在一个用户进程中自由使用,在128以上的事件标识符只能在不同的进程间使用。在128以上的事件标识符被内核所管理。

  从128开始的数字被内核静态分配,用于实现不同的目的。

  Contiki内核保留的事件标识符:

 #define PROCESS_EVENT_NONE            0x80  //该事件标识符 没有被使用
#define PROCESS_EVENT_INIT 0x81 //该事件被发送到一个正在初始化的新进程中
#define PROCESS_EVENT_POLL 0x82 //该事件被发送到一个轮询进程中
#define PROCESS_EVENT_EXIT 0x83 //该事件被发送到一个正在被内核杀死的进程中。
                           //进程接收到该事件后,因为可能不会被再次调用,因此它可以选择清空自己分派到的资源
#define PROCESS_EVENT_SERVICE_REMOVED 0x84
#define PROCESS_EVENT_CONTINUE 0x85 //该事件被内核发送到一个执行了PROCESS_YIELD()而正在等待的进程
#define PROCESS_EVENT_MSG 0x86 //该事件被发送到一个已经接收到通信消息的进程。
                           //它一般被用于IP栈去通知进程有消息到来了,也可以用与两个进程间表示一个通用消息到来了。
#define PROCESS_EVENT_EXITED 0x87 /*当一个进程将要退出时,该事件被发送到所有进程。
                           发送事件的同时,还会发送一个指向正在退出的进程的进程控制块的指针。
                           当接收到该事件时,接收进程将清除将要退出进程所分配的状态*/
#define PROCESS_EVENT_TIMER 0x88 //该事件被发送给一个事件定时器etimer到期的进程
#define PROCESS_EVENT_COM 0x89
#define PROCESS_EVENT_MAX 0x8a

  除静态分配事件号之外,进程可以分配用于进程间的大于128的事件标识符。被分配的事件标识符被存储在一个变量中,接收进程可以使用该变量来匹配事件标识符。

摘录自:http://blog.csdn.net/tidyjiang/article/details/51378589

  

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