SylixOS线程创建的流程分析

概述

本文档的主要内容是分析SylixOS线程创建的流程，详细介绍了SylixOS的线程创建函数API_ThreadCreate。

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环境和参数检查

在SylixOS中，线程的创建函数不能在中断中调用。且在线程的创建时，系统会对线程的堆栈大小、优先级和名字等参数做有效性检查，一旦参数出错，则线程创建失败。当参数有效性检查完毕后，系统调用_Allocate_Tcb_Object函数，从空闲TCB控件池中取出一个空闲的TCB资源（TCB是线程控制块）。具体的代码实现如程序清单 2-1所示。

程序清单 2-1线程创建的环境和参数检查

/*********************************************************************************************************
** 函数名称: API_ThreadCreate
** 功能描述: 建立一个线程
** 输　入  : pcName             线程名
**           pfuncThread        指线程代码段起始地址
**           pthreadattr        线程属性集合指针
**           pulId              线程生成的ID指针     可以为 NULL
** 输　出  : pulId              线程句柄             同 ID 一个概念
*********************************************************************************************************/
LW_API  
LW_OBJECT_HANDLE  API_ThreadCreate (CPCHAR                   pcName,
                                    PTHREAD_START_ROUTINE    pfuncThread,
                                    PLW_CLASS_THREADATTR     pthreadattr,
                                    LW_OBJECT_ID            *pulId)
{
    if (LW_CPU_GET_CUR_NESTING()) {                                     /*  不能在中断中调用            */
        return  (LW_OBJECT_HANDLE_INVALID);
    } 
    
    if (threadattrDefault.THREADATTR_stStackByteSize == 0) {
        threadattrDefault = API_ThreadAttrGetDefault();                 /*  初始化默认属性              */
    }
    
    if (pthreadattr == LW_NULL) {
        pthreadattr = &threadattrDefault;                               /*  使用默认属性                */
    }                                                                   /*  默认属性总是使用自动分配堆栈*/
    
#if LW_CFG_ARG_CHK_EN > 0
    if (!pfuncThread) {                                                 /*  指线程代码段起始地址为空    */
        return  (LW_OBJECT_HANDLE_INVALID);
    }
    
    if (_StackSizeCheck(pthreadattr->THREADATTR_stStackByteSize)) {     /*  堆栈大小不正确              */
        return  (LW_OBJECT_HANDLE_INVALID);
    }
    
    if (_PriorityCheck(pthreadattr->THREADATTR_ucPriority)) {           /*  优先级错误                  */
        return  (LW_OBJECT_HANDLE_INVALID);
    }
#endif

    if (_Object_Name_Invalid(pcName)) {                                 /*  检查名字有效性              */
        return  (LW_OBJECT_HANDLE_INVALID);
    }
    
    __KERNEL_MODE_PROC(
        ptcb = _Allocate_Tcb_Object();                                  /*  获得一个 TCB                */
    );
    
    if (!ptcb) {                                                        /*  检查是否可以建立线程        */
        return  (LW_OBJECT_HANDLE_INVALID);
    }

安全模式

如程序清单 3-1所示，在SylixOS中，系统对线程创建的环境和参数检查完毕后，会进入安全模式，安全模式的主要作用是保护主线程在创建新线程时不被删除。

在第2小节中提到"当参数有效性检查完毕后，系统调用_Allocate_Tcb_Object函数，从空闲TCB控件池中取出一个空闲的TCB资源"，需要注意这里只是简单的获得一个TCB资源。当系统调用_TCBBuild函数，对TCB结构体的成员进行赋值后，才真正完成TCB的构建。

程序清单 3-1线程创建的安全模式

 if (LW_SYS_STATUS_IS_RUNNING()) {
        _ThreadSafeInternal();                                          /*  进入安全模式                */
    }
    
    lib_bzero(&ptcb->TCB_pstkStackTop, 
              sizeof(LW_CLASS_TCB) - 
              _LIST_OFFSETOF(LW_CLASS_TCB, TCB_pstkStackTop));          /*  TCB 清零                    */
    
    ulIdTemp = _MakeObjectId(_OBJECT_THREAD, 
                             LW_CFG_PROCESSOR_NUMBER, 
                             ptcb->TCB_usIndex);                        /*  构建对象 id                 */

                                                                        /*  初始化堆栈，SHELL           */
    pstkFristFree = archTaskCtxCreate((PTHREAD_START_ROUTINE)_ThreadShell, 
                                      (PVOID)pfuncThread,               /*  真正的可执行代码体          */
                                      pstkTop, 
                                      pthreadattr->THREADATTR_ulOption);
    
    ulError = _TCBBuildExt(ptcb);                                       /*  首先先初始化扩展结构        */
    if (ulError) {
        iErrLevel = 2;
        _ErrorHandle(ulError);
        goto    __error_handle;
    }
    
    _TCBBuild(pthreadattr->THREADATTR_ucPriority,                       /*  构建 TCB                    */
              pstkFristFree,                                            /*  空闲栈区地址                */
              pstkTop,                                                  /*  主栈区地址                  */
              pstkButtom,                                               /*  栈底                        */
              pstkGuard,
              pthreadattr->THREADATTR_pvExt,
              pstkLowAddress,
              stStackSize,                                              /*  相对于字对齐的堆栈大小      */
              ulIdTemp,
              pthreadattr->THREADATTR_ulOption,
              pfuncThread,
              ptcb,
              pthreadattr->THREADATTR_pvArg);

    if (!(pthreadattr->THREADATTR_ulOption & 
          LW_OPTION_THREAD_INIT)) {                                     /*  非仅初始化                  */
        _TCBTryRun(ptcb);                                               /*  尝试运行新任务              */
    }
    
    if (pulId) {
        *pulId = ulIdTemp;                                              /*  记录 ID                     */
    }
    
    if (LW_SYS_STATUS_IS_RUNNING()) {
        _ThreadUnsafeInternal();                                        /*  退出安全模式                */
    }
    return  (LW_OBJECT_HANDLE_INVALID);
}

在安全模式中，当TCB构建完成后，会调用_TCBTryRun函数，尝试将新创建的线程加入候选表中。若候选表非空且新创建的线程优先级高于候选表里的线程时，会产生优先级卷绕。当CPU下次调度，检测到有优先级卷绕时，CPU会从就绪表中寻找一个最适合运行的线程去运行。

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