空闲线程及两个常用的钩子函数

空闲线程

• 空闲线程是一个比较特殊的系统线程，它具备最低的优先级。当系统中无其他就绪线程可运行时，调度器将调度到空闲线程。
• 空闲线程还负责系统资源回收，以及将一些处于关闭态的线程从系统调度列表中移除的工作。
• 空闲线程在形式上是一个无线循环结构，且永远不被挂起。
• 在RT-Thread操作系统中，空闲线程向用户提供了钩子函数。空闲线程钩子函数可以让系统在空闲的时候执行一些非紧急的事务，例如系统运行指示灯闪烁，系统CPU使用率统计等。

/**
 * @ingroup SystemInit
 *
 * This function will initialize idle thread, then start it.
 *
 * @note this function must be invoked when system init.
 */
void rt_thread_idle_init(void)
{
    /* initialize thread */
    rt_thread_init(&idle,
                   "tidle",
                   rt_thread_idle_entry,
                   RT_NULL,
                   &rt_thread_stack[0],
                   sizeof(rt_thread_stack),
                   RT_THREAD_PRIORITY_MAX - 1,
                   32);

    /* startup */
    rt_thread_startup(&idle);
}

其拥有最低优先级。

空闲线程钩子函数

设置钩子函数

rt_err_t rt_thread_idle_sethook(void(*hook)(void))

删除钩子函数

rt_err_t rt_thread_idle_delhook(void(*hook)(void))

空闲线程钩子函数示例

/* 
 * Copyright (c) 2006-2018, RT-Thread Development Team 
 * 
 * SPDX-License-Identifier: Apache-2.0 
 * 
 * Change Logs: 
 * Date           Author       Notes 
 * 2018-08-24     yangjie      the first version 
 */  

/*
 * 程序清单：空闲任务钩子例程
 *
 * 这个例程创建一个线程，通过延时进入空闲任务钩子，用于打印进入空闲钩子的次数
 */

#include <rtthread.h>
#include <rthw.h>

#define THREAD_PRIORITY      20
#define THREAD_STACK_SIZE    1024
#define THREAD_TIMESLICE     5

/* 指向线程控制块的指针 */
static rt_thread_t tid = RT_NULL;

/* 空闲函数钩子函数执行次数 */
volatile static int hook_times = 0;

/* 空闲任务钩子函数 */
static void idle_hook()
{
    if (0 == (hook_times % 10000))
    {
        rt_kprintf("enter idle hook %d times.
", hook_times);
    }

    rt_enter_critical();
    hook_times++;
    rt_exit_critical();
}

/* 线程入口 */
static void thread_entry(void *parameter)
{
    int i = 5;
    while (i--)
    {
        rt_kprintf("enter thread1.
");
        rt_enter_critical();
        hook_times = 0;
        rt_exit_critical();

        /* 休眠500ms */
        rt_kprintf("thread1 delay 50 OS Tick.
", hook_times);
        rt_thread_mdelay(500);
    }
    rt_kprintf("delete idle hook.
");
    
    /* 删除空闲钩子函数 */
    rt_thread_idle_delhook(idle_hook);
    rt_kprintf("thread1 finish.
");
}

int idle_hook_sample(void)
{
    /* 设置空闲线程钩子 */
    rt_thread_idle_sethook(idle_hook);

    /* 创建线程 */
    tid = rt_thread_create("thread1",
                           thread_entry, RT_NULL, 
                           THREAD_STACK_SIZE, 
                           THREAD_PRIORITY, THREAD_TIMESLICE);
    if (tid != RT_NULL)
        rt_thread_startup(tid);

    return 0;
}

/* 导出到 msh 命令列表中 */
MSH_CMD_EXPORT(idle_hook_sample, idle hook sample);

通过rt_thread_idle_sethook(idle_hook)；设置了空闲钩子函数idle_hook。

全局计数器hooktimes。

在空闲钩子函数中对hooktimes自增，当为10000倍数时，打印这个全局计数器的值。

系统设置了空闲钩子函数后，创建了一个线程。

线程入口代码中，循环5次，每次循环进入都会将hooktimes清零，然后休眠500ms。休眠后，就会进入空闲线程。空闲线程钩子函数就会运行。

循环结束钩，将空闲线程钩子函数删除。再次进入空闲线程时，空闲线程钩子函数就不会再运行了。线程函数执行完毕，系统会将这个线程在系统调度列表中将这个线程删除。

空闲线程钩子函数的使用注意

• 空闲线程是一个线程状态永远为就绪态的线程，所以线程钩子函数执行相关代码必须保证空闲线程在任何时刻都不会被挂起，例如rt_thread_delay()、rt_sem_take()等可能会导致线程挂起的阻塞类函数都不能在钩子函数中使用。
• 空闲线程可以设置多个钩子函数。可以设置4个。

系统调度钩子函数

系统的上下文切换是系统运行过程中最普遍的事件，有时用户可能会想知道在某一个时刻发生了什么样的线程切换，RT_Thread向用户提供了一个系统调度钩子函数，这个钩子函数在系统进行任务切换时运行，通过这个钩子函数，我们可以了解到系统任务调度时的一些信息。

rt_scheduler_sethook(void(*hook)(struct rt_thread *from,struct rt_thread *to))

系统调度钩子函数示例

/* 
 * Copyright (c) 2006-2018, RT-Thread Development Team 
 * 
 * SPDX-License-Identifier: Apache-2.0 
 * 
 * Change Logs: 
 * Date           Author       Notes 
 * 2018-08-24     yangjie      the first version 
 */ 
 
 /*
 * 程序清单：调度器钩子
 * 在调度器钩子中打印线程切换信息
 */

#include <rtthread.h>

#define THREAD_STACK_SIZE    1024
#define THREAD_PRIORITY        20
#define THREAD_TIMESLICE    10

/* 针对每个线程的计数器 */
volatile rt_uint32_t count[2];

/* 线程1、2共用一个入口，但入口参数不同 */
static void thread_entry(void* parameter)
{
    rt_uint32_t value;

    value = (rt_uint32_t)parameter;
    while (1)
    {
        rt_kprintf("thread %d is running
", value);
        rt_thread_mdelay(1000); //延时一段时间
    }
}

static rt_thread_t tid1 = RT_NULL;
static rt_thread_t tid2 = RT_NULL;

static void hook_of_scheduler(struct rt_thread* from, struct rt_thread* to)
{
    rt_kprintf("from: %s -->  to: %s 
", from->name , to->name);
}

int scheduler_hook(void)
{   
    /* 设置调度器钩子 */
    rt_scheduler_sethook(hook_of_scheduler);
    
    /* 创建线程1 */
    tid1 = rt_thread_create("thread1", 
                            thread_entry, (void*)1, 
                            THREAD_STACK_SIZE, 
                            THREAD_PRIORITY, THREAD_TIMESLICE); 
    if (tid1 != RT_NULL) 
        rt_thread_startup(tid1);

    /* 创建线程2 */
    tid2 = rt_thread_create("thread2", 
                            thread_entry, (void*)2, 
                            THREAD_STACK_SIZE, 
                            THREAD_PRIORITY,THREAD_TIMESLICE - 5);
    if (tid2 != RT_NULL) 
        rt_thread_startup(tid2);
    return 0;
}

/* 导出到 msh 命令列表中 */
MSH_CMD_EXPORT(scheduler_hook, scheduler_hook sample);

设置系统调度钩子函数。rt_scheduler_sethook(hook_of_scheduler);

钩子函数的参数是一个函数指针，函数的参数是两个线程控制块，在入口函数中打印两个线程控制块的name信息。

static void hook_of_scheduler(struct rt_thread* from, struct rt_thread* to)
{
    rt_kprintf("from: %s -->  to: %s 
", from->name , to->name);
}

系统调度钩子函数只能设置1个。