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Xenomai 的模式切换浅析
在Xenomai的用户空间下,有两种模式:primary mode (主模式) 和 secondary mode(次模式).
在主模式下调用Linux系统调用后程序就会进入次模式,反之,在次模式下调用Xenomai的系统调用后程序会进入主模式。
主模式和次模式的引入主要是丰富了实时程序可调用的库,实时程序也可以调用Linux的库,但是实时性受Linux自身的影响。
参考:http://www.xenomai.org/index.php/Porting_POSIX_applications_to_Xenomai
To ease working with this dual-kernel system, a Xenomai application thread may run in two modes: either the primary mode, where it is scheduled by the Xenomai kernel, and benefits from hard real-time scheduling latencies, or the secondary mode, where it is an ordinary Linux thread, and as such may call any Linux services.
Such a thread may change mode dynamically, that is, when this thread calls a Xenomai real-time service while running in secondary mode, it switches to primary mode, when it calls any non real-time Xenomai service or any Linux service (including exceptions such as page faults) while running in primary mode, it switches to secondary mode.
内部的处理流程如下:
1. 初始化
在引用各个skin的创建任务的接口时,系统会作如下处理:映射一个和linux thread匹配的xenomai thread, 这个xenomai thread被称为影子线程 (shadow thread)。因为Linux下的调度器其实是无法知道Xenomai下的任务的,所以这个影子线程就是给Xenomai进行调度使用的。
2. 系统调用处理时
这时会根据线程所在Domain和系统调用的Domain进行判断,如果有发生模式切换。主要是调用如下两个函数处理:
int | xnshadow_harden (void) |
Migrate a Linux task to the Xenomai domain. |
void | xnshadow_relax (int notify) |
Switch a shadow thread back to the Linux domain. |
前者是迁移到Xenomai域,后者是迁移到Linux域 。
以前者为例:
参考xnshadow_harden的代码,这时会唤醒一个守护线程gatekeeper, 守护线程会将对应的影子线程放在xenomai的可执行队列时,并调用xenomai自身的调度器xnpod_schedule(),这里会恢复linux thread下的寄存器并执行影子线程。
而后者的情况下,有一点要注意:xenomai是通过virq的方式通知linux,
lostage_apc = rthal_apc_alloc("lostage_handler", &lostage_handler, NULL);
这里注册了虚拟中断的处理函数: lostage_hander,其他的跟xnshadow_harden类似。
参考:
http://www.cs.ru.nl/lab/xenomai/api/group__shadow.html