Real-Time Process

以下是翻译过来的，凑合着看。

一、Introduction
VxWorks进程可以使用两种不同的虚拟内存模型进行操作:flat
(the default) or overlapped (optional)。
1）flat：使用平面虚拟内存模型，VxWorks进程有自己的虚拟内存区域，由唯一的地址范围来描述。该模型在执行速度、适应有和没有MMU的系统的编程模型以及调试应用程序方面具有优势。
2）overlapped： 与重叠的虚拟内存模型，每个VxWorks进程对其代码(文本、数据和bss段)所在的区域使用相同范围的虚拟地址。该模型提供了对虚拟内存空间的更精确的控制，并允许应用程序加载速度显著提高。

二、About Real-time Processes
VxWorks过程被称为实时过程(real-time processes, RTPs)，正是因为它们被设计来支持实时系统所需的确定性。它们通过以下方式进行:

■维护VxWorks任务调度模型。进程不是调度的——任务是在整个系统中全局调度的。

■进程可以在内核模式和用户模式中被抢占。每个任务都有一个用户模式和一个内核模式堆栈。(VxWorks内核是完全抢占式的。)

■创建进程时不需要为新进程执行地址空间的副本，然后执行exec操作来加载文件。使用VxWorks，只需创建一个新的地址空间并加载文件。

■流程创建分为两个阶段，这两个阶段将流程的实例化与应用程序的加载和执行清晰地分离开来。第一阶段是在调用rtpSpawn()的任务上下文中执行的。第二阶段由一个单独的任务执行，该任务承担在执行应用程序文本和数据之前加载应用程序文本和数据的成本，并且在与父任务不同的优先级上运行。父任务称为rtpSpawn()，它不会受到影响，并且不需要等待应用程序开始执行，除非将其编码为等待。

■整个进程加载应用程序—没有请求分页

所有这些差异的目的是通过确保确定性，使VxWorks特别适合于硬实时应用程序，并为使用MMU和不使用MMU的系统提供通用编程模型。因此，VxWorks流程模型与服务器风格的操作系统(如UNIX和Linux)之间存在差异。这些差异的原因将在本章的相关主题中讨论。

三、RTPs and Scheduling

VxWorks进程支持决定论的主要方式是它们本身没有被调度。只有任务在VxWorks系统中被调度，使用基于优先级的抢占策略。基于VxWorks内核的强抢占性，这可以确保在任何给定时间，系统中准备运行的最高优先级的任务都将执行，而不管该任务是在内核中还是在系统中的任何进程中。
相比之下，非实时系统的调度策略是基于分时的，并动态确定进程优先级，以确保没有进程被长时间拒绝使用CPU，也没有进程独占CPU。
VxWorks确实提供了一个可选的分时能力——循环调度——但是它不干涉基于优先级的抢占，因此是确定的。VxWorks循环调度只是确保当有多个具有最高优先级的任务准备同时运行时，这些任务之间共享CPU。因此，在被阻塞之前，它们中没有一个可以取代处理器。

2.2.2 RTP Creation

实时过程的创建方式支持实时系统所要求的确定性。RTP的创建分为两个不同的阶段，在创建过程时加载整个可执行文件。在第一阶段，rtpSpawn()调用在系统中创建流程对象，为其分配虚拟和物理内存，并创建初始流程任务(参见
2.2.5 RTPs和任务，p.8)。在第二阶段，初始流程任务加载整个可执行文件并启动主例程。

该方法以两种方式提供了系统决定论:

首先，流程创建的工作被划分为rtpSpawn()任务和初始流程任务——每个任务都有自己独特的任务优先级。这意味着加载应用程序的活动不会在请求创建新进程的任务的优先级或CPU时间出现。因此，启动流程的初始阶段是离散的和确定的，而与将要在其中运行的应用程序无关。对于第二阶段，开发人员可以为应用程序的重要性分配适当的任务优先级，或者考虑加载应用程序时必须的不确定性约束(例如，如果应用程序是从网络主机系统或本地磁盘加载的)。应用程序加载的任务优先级与它将运行的优先级相同。在某种程度上，此模型类似于异步I/O，因为调用rtpSpawn()的任务只是启动流程，可以在加载和启动应用程序时并发执行其他活动。

其次，在创建流程时加载整个应用程序可执行文件，这意味着在执行期间增量加载不会影响其执行的确定性。当系统被配置为在启动时自动启动应用程序时，此功能显然非常有用——所有可执行文件都已完全加载，并准备在系统启动时执行。rtpSpawn()例程提供了一个选项，用于同步新进程的成功加载和实例化。

在启动时，按需分配进程内部所需的资源(如堆)。应用程序的文本保证是写保护的，而应用程序的数据是可读和可写的，只要存在MMU，并配置操作系统来管理它。虽然内存保护是由进程之间的mmu强制分区提供的，但是没有通过将进程的内存使用量限制在指定数量来提供资源保护的机制。有关更多信息，请参见8。内存管理。

请注意，VxWorks进程的创建不涉及复制或共享父进程的页帧(即写时复制)，与某些版本的情况相同UNIX和Linux。VxWorks提供的平面虚拟内存模型禁止这种方法，而重叠虚拟内存模型目前不支持这种特性。有关从父进程继承属性问题的信息，请参见2.2.7 RTPs、继承、活僵尸和资源回收,符。

有关在流程实例化的每个阶段中可以对其进行哪些操作的信息，请参阅rtpLib的VxWorks API参考。也见3.3.7使用
钩子例程,p.37。

VxWorks流程可以通过以下方式启动:

■
interactively from the kernel shell
■
interactively from the host shell and debugger
■
automatically at boot time, using a startup facility
■
programmatically from applications or the kernel

Form more information in this regard, see 3.6 Executing RTP Applications, p.40.

2.2.3 RTP Termination
过程在下列情况下终止:

1、当流程中的最后一个任务退出时
2、如果流程中的任何任务调用exit()，而不管其他任务是否在流程中运行。
3、如果进程的main()例程返回。
这是因为在main()返回时将隐式调用exit()。可以通过将taskExit()调用作为main()中的最后一条语句来编写main()衍生任务的应用程序，从而避免这种行为，并允许它的其他任务继续操作。参见3.3开发RTP应用，第30页。
4、如果使用kill()例程终止进程。
5、如果在进程上调用rtpDelete()，则从程序、内核模块调用
C解释器的外壳，或从工作台。或者在shell的命令解释器中使用rtp delete命令。
6、如果流程在执行过程中出现异常。
出于调试目的，可以更改此默认行为。当系统中包含错误检测和报告功能，并且将它们设置为调试模式时，当发生异常时，进程不会终止。

2.2.4 RTPs and Memory

每个进程都有自己的地址空间，其中包含可执行程序、程序的数据、每个任务的堆栈、堆和与进程自身管理相关的资源(例如本地堆管理)。许多进程可能同时出现在内存中。

Virtual  Memory Models

VxWorks进程可以使用两种不同的虚拟内存模型进行操作:flat
(默认)或重叠(可选)。
平面虚拟内存模型在执行速度、容纳有和没有MMU的系统的编程模型以及调试应用程序方面具有优势。在这个模型中，每个VxWorks进程都有自己的虚拟内存区域，这些区域由唯一的地址范围来描述。
重叠的虚拟内存模型提供了对虚拟内存空间更精确的控制，并允许应用程序加载速度显著提高。使用此模型，每个VxWorks进程使用相同范围的虚拟地址来表示其代码(文本、数据和bss段)所在的区域。除非VxWorks配置了MMU支持并打开MMU，否则重叠的虚拟内存模型将无法工作。
这两个虚拟内存模型是互斥的，在VxWorks RTP虚拟内存模型2.5中有更详细的描述，第16页。

Memory Protection

无论何时目标系统有一个MMU，并且MMU支持已经配置到VxWorks中，每个进程都受到保护，不受系统上运行的任何其他进程的影响。涉及进程的代码、数据和内存的操作只能由在该进程中执行的代码访问。因此，可以在单独的进程中运行同一应用程序的多个实例，而不会在它们之间出现任何不希望出现的副作用。内核和进程的名称和符号空间是相互隔离的。
由于进程在没有外部引用的情况下运行完全链接的映像，因此进程不能调用另一个进程中的例程，或者不能作为系统调用导出的内核例程——不管是否启用了MMU。但是，如果没有启用MMU，进程可以在自己的地址空间之外读写内存，这可能会导致系统故障。

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