3、CPUP常用操作

3.1 CPUP内部接口

我们先分析下内部接口,这些接口会被LOS_开头的外部接口调用。

3.1.1 OsTskCycleStart记录任务开始时间

CPUP模块对外接口执行后期会调用该内部接口,设置下一个任务的开始运行时间。

⑴处先判断CPUP是否已经初始化,如果没有初始化过,退出该函数的执行。⑵处获取新任务的任务编号。⑶处设置该任务对应的CPUP结构体的任务编号和开始时间。

LITE_OS_SEC_TEXT_MINOR VOID OsTskCycleStart(VOID)
{
    UINT32 taskID;

⑴  if (g_cpupInitFlg == 0) {
        return;
    }

⑵  taskID = g_losTask.newTask->taskID;
⑶  g_cpup[taskID].cpupID = taskID;
    g_cpup[taskID].startTime = LOS_SysCycleGet();

    return;
}
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3.1.2 OsTskCycleEnd记录任务结束时间

CPUP模块对外接口执行前期会调用该内部接口,获取当前任务的结束时间,并统计当前任务的运行总时间。

⑴处先判断CPUP是否已经初始化,如果没有初始化过,退出该函数的执行。⑵处获取当前任务的任务编号。⑶处如果该任务的开始时间为0,退出函数执行。⑷处获取系统的当前cycle数。⑸如果获取的小于任务CPUP开始时间,则把获取的cycle数加上每个tickcycle数。⑹处计算当前任务的运行的总时间,然后把开始时间置0。

LITE_OS_SEC_TEXT_MINOR VOID OsTskCycleEnd(VOID)
{
    UINT32 taskID;
    UINT64 cpuCycle;

⑴  if (g_cpupInitFlg == 0) {
        return;
    }

⑵  taskID = g_losTask.runTask->taskID;

⑶  if (g_cpup[taskID].startTime == 0) {
        return;
    }

⑷  cpuCycle = LOS_SysCycleGet();

⑸  if (cpuCycle < g_cpup[taskID].startTime) {
        cpuCycle += g_cyclesPerTick;
    }

⑹  g_cpup[taskID].allTime += (cpuCycle - g_cpup[taskID].startTime);
    g_cpup[taskID].startTime = 0;

    return;
}
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3.1.3 OsTskCycleEndStart任务切换时更新任务历史运行时间

该函数在任务调度切换时会被执行,计算当前运行任务的运行总时间,记录新任务的开始时间,并更新所有任务的历史运行时间。函数的示意图如下:

⑴处先判断CPUP是否已经初始化,如果没有初始化过,退出该函数的执行。⑵处获取当前任务的任务编号,然后获取系统的当前cycle数。⑶处如果当前任务的开始时间不为0,则计算当前任务的运行的总时间,然后把开始时间置0。

⑷处获取新任务的任务编号,⑸处设置该任务对应的CPUP结构体的任务编号和开始时间。⑹处如果记录间隔大于系统时钟(即每秒的cycle数),更新上次记录时间。这意味着每个任务的historyTime[]数组中的每个元素表示1s多的周期内该任务的运行cycle数量,并不是非常精确的。然后执行⑺,记录每一个任务对应的CPUP的历史运行时间。⑻处更新历史运行时间数组的当前索引值。

LITE_OS_SEC_TEXT_MINOR VOID OsTskCycleEndStart(VOID)
{
    UINT32 taskID;
    UINT64 cpuCycle;
    UINT16 loopNum;

⑴  if (g_cpupInitFlg == 0) {
        return;
    }

⑵  taskID = g_losTask.runTask->taskID;
    cpuCycle = LOS_SysCycleGet();

⑶  if (g_cpup[taskID].startTime != 0) {
        if (cpuCycle < g_cpup[taskID].startTime) {
            cpuCycle += g_cyclesPerTick;
        }

        g_cpup[taskID].allTime += (cpuCycle - g_cpup[taskID].startTime);
        g_cpup[taskID].startTime = 0;
    }

⑷  taskID = g_losTask.newTask->taskID;
⑸  g_cpup[taskID].cpupID = taskID;
    g_cpup[taskID].startTime = cpuCycle;

⑹  if ((cpuCycle - g_lastRecordTime) > OS_CPUP_RECORD_PERIOD) {
        g_lastRecordTime = cpuCycle;

        for (loopNum = 0; loopNum < g_taskMaxNum; loopNum++) {
⑺          g_cpup[loopNum].historyTime[g_hisPos] = g_cpup[loopNum].allTime;
        }

⑻      if (g_hisPos == (OS_CPUP_HISTORY_RECORD_NUM - 1)) {
            g_hisPos = 0;
        } else {
            g_hisPos++;
        }
    }

    return;
}
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3.1.4 OsGetPrePos获取历史运行时间数组上一索引位置

代码比较简单,如果传入参数curPos为0,则返回数组的最后一个索引位置OS_CPUP_HISTORY_RECORD_NUM - 1。否则返回减1返回。

LITE_OS_SEC_TEXT_MINOR static inline UINT16 OsGetPrePos(UINT16 curPos)
{
    return (curPos == 0) ? (OS_CPUP_HISTORY_RECORD_NUM - 1) : (curPos - 1);
}
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3.1.5 OsGetPositions获取历史运行时间数组的当前及上一索引位置

根据CPUP统计时间间隔模式,获取历史运行时间数组的当前及上一索引位置。

⑴处获取历史运行时间数组的当前索引位置
⑵如果时间间隔模式为1秒,当前索引curPos位置为g_hisPos的上一索引位置,上一索引位置prePos需要继续上前一位。
⑶如果时间间隔模式小于1秒,当前索引curPos位置为g_hisPos的上一索引位置,上一索引位置prePos为0。如果时间间隔模式是10秒,当前索引curPos位置就等于g_hisPos,上一索引位置prePos为0。⑷处设置传出参数。

LITE_OS_SEC_TEXT_MINOR static VOID OsGetPositions(UINT16 mode, UINT16* curPosAddr, UINT16* prePosAddr)
{
    UINT16 curPos;
    UINT16 prePos = 0;

⑴  curPos = g_hisPos;

⑵  if (mode == CPUP_IN_1S) {
        curPos = OsGetPrePos(curPos);
        prePos = OsGetPrePos(curPos);
⑶  } else if (mode == CPUP_LESS_THAN_1S) {
        curPos = OsGetPrePos(curPos);
    }

⑷  *curPosAddr = curPos;
    *prePosAddr = prePos;
}
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3.2 CPUP对外接口

我们先分析下外部接口,接口说明如下:

class="table-box">
接口名称功能描述
LOS_SysCpuUsage获取当前系统CPU占用率
LOS_HistorySysCpuUsage获取系统历史CPU占用率
LOS_TaskCpuUsage获取指定任务CPU占用率
LOS_HistoryTaskCpuUsage获取指定任务历史CPU占用率
LOS_AllTaskCpuUsage获取所有任务CPU占用率
LOS_CpupUsageMonitor输出任务历史CPU占用率
3.2.1 LOS_SysCpuUsage

该函数会统计当前系统CPU占用率,返回值基于千分率计算,取值范围为[0,1000]。函数的示意图如下:

⑴处先判断CPUP是否已经初始化,如果没有初始化过,返回错误码。
⑵处调用函数OsTskCycleEnd()获取当前任务的结束时间,并计算出运行总时间。
⑶处统计所有任务的运行总时间,如果总时间不为0,执行
⑷计算出系统的任务CPU占用率。
⑸处调用函数OsTskCycleStart()设置新任务的CPUP统计的开始时间。

LITE_OS_SEC_TEXT_MINOR UINT32 LOS_SysCpuUsage(VOID)
{
    UINT64  cpuCycleAll = 0;
    UINT32  cpupRet = 0;
    UINT16  loopNum;
    UINT32 intSave;

⑴  if (g_cpupInitFlg == 0) {
        return LOS_ERRNO_CPUP_NO_INIT;
    }

    intSave = LOS_IntLock();
⑵  OsTskCycleEnd();

⑶  for (loopNum = 0; loopNum < g_taskMaxNum; loopNum++) {
        cpuCycleAll += g_cpup[loopNum].allTime;
    }

⑷  if (cpuCycleAll) {
        cpupRet = LOS_CPUP_PRECISION -  (UINT32)((LOS_CPUP_PRECISION *
            g_cpup[g_idleTaskID].allTime) / cpuCycleAll);
    }

⑸  OsTskCycleStart();
    LOS_IntRestore(intSave);

    return cpupRet;
}
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3.2.2 LOS_HistorySysCpuUsage

该函数获取系统历史CPU占用率,对于历史CPU占用率,需要传入时间间隔模式参数,支持10秒、1秒、小于1秒三种。

⑴处先判断CPUP是否已经初始化,如果没有初始化过,返回错误码。
⑵处调用函数OsTskCycleEnd()获取当前任务的结束时间,并计算出运行总时间。
⑶处调用函数OsGetPositions()计算出历史运行时间数组索引位置。
⑷处计算出各个任务的周期内运行总时间,如果时间间隔模式为1秒,取值两个历史运行时间之差,即为1秒内任务的运行时间数。对于时间间隔模式为10秒,historyTime[curPos]表示10秒前的自系统启动以来的任务运行的时间数,计算出来的差值即为10秒内任务的运行时间数。对于时间间隔模式为小于1秒,historyTime[curPos]表示上一秒前的自系统启动以来的任务运行的时间数,计算出来的差值即为小于1秒内任务的运行时间数。
⑸处计算空闲任务周期内运行总时间。
⑹处如果总时间不为0,计算出系统的任务历史CPU占用率。最后,调用函数OsTskCycleStart()设置新任务的CPUP统计的开始时间。可以参考示意图进行理解:

LITE_OS_SEC_TEXT_MINOR UINT32 LOS_HistorySysCpuUsage(UINT16 mode)
{
    UINT64  cpuCycleAll = 0;
    UINT64  idleCycleAll = 0;
    UINT32  cpupRet = 0;
    UINT16  loopNum;
    UINT16  curPos;
    UINT16  prePos = 0;
    UINT32 intSave;

⑴  if (g_cpupInitFlg == 0) {
        return LOS_ERRNO_CPUP_NO_INIT;
    }

    // get end time of current task
    intSave = LOS_IntLock();
⑵  OsTskCycleEnd();

⑶  OsGetPositions(mode, &curPos, &prePos);

    for (loopNum = 0; loopNum < g_taskMaxNum; loopNum++) {
⑷      if (mode == CPUP_IN_1S) {
            cpuCycleAll += g_cpup[loopNum].historyTime[curPos] - g_cpup[loopNum].historyTime[prePos];
        } else {
            cpuCycleAll += g_cpup[loopNum].allTime - g_cpup[loopNum].historyTime[curPos];
        }
    }

⑸  if (mode == CPUP_IN_1S) {
        idleCycleAll += g_cpup[g_idleTaskID].historyTime[curPos] -
                           g_cpup[g_idleTaskID].historyTime[prePos];
    } else {
        idleCycleAll += g_cpup[g_idleTaskID].allTime - g_cpup[g_idleTaskID].historyTime[curPos];
    }

⑹  if (cpuCycleAll) {
        cpupRet = (LOS_CPUP_PRECISION -  (UINT32)((LOS_CPUP_PRECISION * idleCycleAll) / cpuCycleAll));
    }

    OsTskCycleStart();
    LOS_IntRestore(intSave);

    return cpupRet;
}
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3.2.3 LOS_TaskCpuUsage

该函数会统计指定任务的CPU占用率,和函数LOS_SysCpuUsage()代码相似度高,可以参考上文对该函数的讲解。

LITE_OS_SEC_TEXT_MINOR UINT32 LOS_TaskCpuUsage(UINT32 taskID)
{
    UINT64  cpuCycleAll = 0;
    UINT16  loopNum;
    UINT32 intSave;
    UINT32  cpupRet = 0;

    if (g_cpupInitFlg == 0) {
        return LOS_ERRNO_CPUP_NO_INIT;
    }
    if (OS_TSK_GET_INDEX(taskID) >= g_taskMaxNum) {
        return LOS_ERRNO_CPUP_TSK_ID_INVALID;
    }
    if (g_cpup[taskID].cpupID != taskID) {
        return LOS_ERRNO_CPUP_THREAD_NO_CREATED;
    }
    if ((g_cpup[taskID].status & OS_TASK_STATUS_UNUSED) || (g_cpup[taskID].status == 0)) {
        return LOS_ERRNO_CPUP_THREAD_NO_CREATED;
    }
    intSave = LOS_IntLock();
    OsTskCycleEnd();

    for (loopNum = 0; loopNum < g_taskMaxNum; loopNum++) {
        if ((g_cpup[loopNum].status & OS_TASK_STATUS_UNUSED) || (g_cpup[loopNum].status == 0)) {
            continue;
        }
        cpuCycleAll += g_cpup[loopNum].allTime;
    }

    if (cpuCycleAll) {
        cpupRet = (UINT32)((LOS_CPUP_PRECISION * g_cpup[taskID].allTime) / cpuCycleAll);
    }

    OsTskCycleStart();
    LOS_IntRestore(intSave);

    return cpupRet;
}
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3.2.4 LOS_HistoryTaskCpuUsage

该函数获取指定任务的历史CPU占用率,和函数LOS_HistorySysCpuUsage()代码相似度高,可以参考上文对该函数的讲解。

LITE_OS_SEC_TEXT_MINOR UINT32 LOS_HistoryTaskCpuUsage(UINT32 taskID, UINT16 mode)
{
    UINT64  cpuCycleAll = 0;
    UINT64  cpuCycleCurTsk = 0;
    UINT16  loopNum, curPos;
    UINT16  prePos = 0;
    UINT32 intSave;
    UINT32  cpupRet = 0;

   if (g_cpupInitFlg == 0) {
        return LOS_ERRNO_CPUP_NO_INIT;
    }
    if (OS_TSK_GET_INDEX(taskID) >= g_taskMaxNum) {
        return LOS_ERRNO_CPUP_TSK_ID_INVALID;
    }
    if (g_cpup[taskID].cpupID != taskID) {
        return LOS_ERRNO_CPUP_THREAD_NO_CREATED;
    }
    if ((g_cpup[taskID].status & OS_TASK_STATUS_UNUSED) || (g_cpup[taskID].status == 0)) {
        return LOS_ERRNO_CPUP_THREAD_NO_CREATED;
    }
    intSave = LOS_IntLock();
    OsTskCycleEnd();

    OsGetPositions(mode, &curPos, &prePos);

    for (loopNum = 0; loopNum < g_taskMaxNum; loopNum++) {
        if ((g_cpup[loopNum].status & OS_TASK_STATUS_UNUSED) || (g_cpup[loopNum].status == 0)) {
            continue;
        }

        if (mode == CPUP_IN_1S) {
            cpuCycleAll += g_cpup[loopNum].historyTime[curPos] - g_cpup[loopNum].historyTime[prePos];
        } else {
            cpuCycleAll += g_cpup[loopNum].allTime - g_cpup[loopNum].historyTime[curPos];
        }
    }

    if (mode == CPUP_IN_1S) {
        cpuCycleCurTsk += g_cpup[taskID].historyTime[curPos] - g_cpup[taskID].historyTime[prePos];
    } else {
        cpuCycleCurTsk += g_cpup[taskID].allTime - g_cpup[taskID].historyTime[curPos];
    }
    if (cpuCycleAll) {
        cpupRet = (UINT32)((LOS_CPUP_PRECISION * cpuCycleCurTsk) / cpuCycleAll);
    }

    OsTskCycleStart();
    LOS_IntRestore(intSave);

    return cpupRet;
}
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3.2.5 LOS_AllTaskCpuUsage

该函数获取全部任务的CPU占用率,获取的CPU占用率信息保存在传出参数结构体CPUP_INFO_S *cpupInfo指向的内存区域里,需要注意这个内存区域的大小需要等于sizeof(CPUP_INFO_S) * g_taskMaxNum。还需要传入时间间隔模式参数,支持10秒、1秒、小于1秒三种。

⑴处先判断CPUP是否已经初始化,如果没有初始化过,返回错误码。传出参数cpupInfo指针不能为空,否则返回错误码。⑵处调用函数OsTskCycleEnd()获取当前任务的结束时间,并计算出运行总时间。⑶处调用函数OsGetPositions()计算出历史运行时间数组索引位置。⑷处计算出各个任务的周期内运行总时间,如果时间间隔模式为1秒,取值两个历史运行时间之差,否则取值XX。⑸处设置每一个任务的状态,然后计算出每一个任务的CPU占用率。最后,调用函数OsTskCycleStart()设置新任务的CPUP统计的开始时间。

LITE_OS_SEC_TEXT_MINOR UINT32 LOS_AllTaskCpuUsage(CPUP_INFO_S *cpupInfo, UINT16 mode)
{
    UINT16  loopNum;
    UINT16  curPos;
    UINT16  prePos = 0;
    UINT32 intSave;
    UINT64  cpuCycleAll = 0;
    UINT64  cpuCycleCurTsk = 0;

⑴  if (g_cpupInitFlg == 0) {
        return  LOS_ERRNO_CPUP_NO_INIT;
    }

    if (cpupInfo == NULL) {
        return LOS_ERRNO_CPUP_TASK_PTR_NULL;
    }

    intSave = LOS_IntLock();
⑵  OsTskCycleEnd();

⑶  OsGetPositions(mode, &curPos, &prePos);

    for (loopNum = 0; loopNum < g_taskMaxNum; loopNum++) {
        if ((g_cpup[loopNum].status & OS_TASK_STATUS_UNUSED) ||
            (g_cpup[loopNum].status == 0)) {
            continue;
        }

        if (mode == CPUP_IN_1S) {
            cpuCycleAll += g_cpup[loopNum].historyTime[curPos] - g_cpup[loopNum].historyTime[prePos];
        } else {
            cpuCycleAll += g_cpup[loopNum].allTime - g_cpup[loopNum].historyTime[curPos];
        }
    }

⑷  for (loopNum = 0; loopNum < g_taskMaxNum; loopNum++) {
        if ((g_cpup[loopNum].status & OS_TASK_STATUS_UNUSED) ||
            (g_cpup[loopNum].status == 0)) {
            continue;
        }

        if (mode == CPUP_IN_1S) {
            cpuCycleCurTsk += g_cpup[loopNum].historyTime[curPos] - g_cpup[loopNum].historyTime[prePos];
        } else {
            cpuCycleCurTsk += g_cpup[loopNum].allTime - g_cpup[loopNum].historyTime[curPos];
        }
⑸      cpupInfo[loopNum].usStatus = g_cpup[loopNum].status;
        if (cpuCycleAll) {
            cpupInfo[loopNum].uwUsage = (UINT32)((LOS_CPUP_PRECISION * cpuCycleCurTsk) / cpuCycleAll);
        }

        cpuCycleCurTsk = 0;
    }

    OsTskCycleStart();
    LOS_IntRestore(intSave);

    return LOS_OK;
}

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3.2.6 LOS_CpupUsageMonitor

该函数获取历史CPU占用率并打印输出,传入参数有三个:CPU占用率类型,CPUP时间周期模式,指定的任务编号。对于任务CPU占用率,才需要指定有效的任务编号。

⑴处处理CPU占用率类型为系统CPU占用率的情况
⑵处打印使用的CPUP时间周期模式。
⑶处通过调用函数LOS_HistorySysCpuUsage()获取系统历史CPU占用率,然后执行
⑷打印输出CPU占用率结果,输出结果范围为[0,100]。

⑸处处理CPU占用率类型为指定任务CPU占用率的情况,首先判断下任务编号的有效性,校验任务是否创建等。
⑹处打印使用的CPUP时间周期模式。
⑺处通过调用函数LOS_HistoryTaskCpuUsage()获取指定任务的历史CPU占用率,然后执行
⑻打印输出CPU占用率结果,输出结果范围为[0,100]。

LITE_OS_SEC_TEXT_MINOR UINT32 LOS_CpupUsageMonitor(CPUP_TYPE_E type, CPUP_MODE_E mode, UINT32 taskID)
{
    UINT32 ret;
    LosTaskCB *taskCB = NULL;

    switch (type) {
⑴      case SYS_CPU_USAGE:
⑵          if (mode == CPUP_IN_10S) {
                PRINTK("\nSysCpuUsage in 10s: ");
            } else if (mode == CPUP_IN_1S) {
                PRINTK("\nSysCpuUsage in 1s: ");
            } else {
                PRINTK("\nSysCpuUsage in <1s: ");
            }
⑶          ret = LOS_HistorySysCpuUsage(mode);
⑷          PRINTK("%d.%d", ret / LOS_CPUP_PRECISION_MULT, ret % LOS_CPUP_PRECISION_MULT);
            break;

⑸      case TASK_CPU_USAGE:
            if (taskID > LOSCFG_BASE_CORE_TSK_LIMIT) {
                PRINT_ERR("\nThe taskid is invalid.\n");
                return OS_ERROR;
            }
            taskCB = OS_TCB_FROM_TID(taskID);
            if ((taskCB->taskStatus & OS_TASK_STATUS_UNUSED)) {
                PRINT_ERR("\nThe taskid is invalid.\n");
                return OS_ERROR;
            }
⑹          if (mode == CPUP_IN_10S) {
                PRINTK("\nCPUusage of taskID %d in 10s: ", taskID);
            } else if (mode == CPUP_IN_1S) {
                PRINTK("\nCPUusage of taskID %d in 1s: ", taskID);
            } else {
                PRINTK("\nCPUusage of taskID %d in <1s: ", taskID);
            }
⑺          ret = LOS_HistoryTaskCpuUsage(taskID, mode);
⑻          PRINTK("%u.%u", ret / LOS_CPUP_PRECISION_MULT, ret % LOS_CPUP_PRECISION_MULT);
            break;

        default:
            PRINT_ERR("\nThe type is invalid.\n");
            return OS_ERROR;
    }

    return LOS_OK;
}
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小结

本文带领大家一起剖析了鸿蒙轻内核的CPUP扩展模块的源代码。

如果大家想更加深入的学习 OpenHarmony 开发的内容,不妨可以参考以下相关学习文档进行学习,助你快速提升自己:

OpenHarmony 开发环境搭建:https://qr18.cn/CgxrRy

《OpenHarmony源码解析》:https://qr18.cn/CgxrRy

系统架构分析:https://qr18.cn/CgxrRy

OpenHarmony 设备开发学习手册:https://qr18.cn/CgxrRy

在这里插入图片描述

OpenHarmony面试题(内含参考答案):https://qr18.cn/CgxrRy

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注:本文转载自blog.csdn.net的沧海一笑-dj的文章"https://blog.csdn.net/dengjin20104042056/article/details/98315712"。版权归原作者所有,此博客不拥有其著作权,亦不承担相应法律责任。如有侵权,请联系我们删除。
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