为什么实时操作系统（RTOS）任务必须在无限循环中执行？

Question

您好，我是一个在RTOS中刚刚入门的新手。在我阅读的几乎所有文档中，都指出任务必须处于无限循环状态，但没有解释为什么。请问有人能够帮忙说明原因吗？谢谢。

- annena

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因为否则它们将会掉落并终止或崩溃，什么也不会做。 - Martin James

这取决于RTOS。您可以拥有一个优雅地处理任务函数返回的RTOS。但是微控制器设计声称节省资源。跳过此任务结束处理可能更便宜。 - harper

你的断言是错误的。RTOS可以同时拥有无限循环任务和终止任务。任何嵌入式系统的主循环肯定是一个无限循环的例子。另一个例子：时钟任务很可能是一个无限循环。相反，发送电子邮件通知的任务很可能被实现为终止任务，在需要再次发送电子邮件时重新启动--可能是几个小时或几天后。（作为轮询待处理电子邮件的无限循环的电子邮件任务会浪费资源，因为它的任务槽可以被另一个临时任务使用。） - tonypdmtr

请勿在评论区发布答案。如果您有答案，请直接发布。 - Clifford

Answer 1

我认为说“RTOS任务必须是无限循环”并不完全准确。更正确的说法应该是“对于许多RTOS，任务不能返回”。原因是RTOS调度程序最初调用任务时，并不设计处理任务返回的情况。如果任务返回，则RTOS调度程序可能会断言出错。

我猜测许多RTOS调度程序不处理任务返回的原因有几个。首先，在嵌入式系统中实现的任务类型中，无限循环是最典型的类型。结束的任务要少得多。其次，为了处理返回任务，RTOS调度程序可能需要更复杂。第三，RTOS设计者可能不想假设任务返回时应该执行什么操作，而希望任务设计者显式地调用适当的任务终止例程。

无限循环并不是许多不允许任务返回的RTOS的唯一解决方案。RTOS可以提供一个任务终止例程，从任务列表中删除任务，以便永远不再调度它。如果任务调用任务终止例程，则任务不必是无限循环，也不会返回到其调用者。（即，RTOS任务终止例程不返回，因此调用它的任务也不返回。）例如，FreeRTOS具有vTaskDelete()，uC/OS-II具有OSTaskDel()，用于删除不是无限循环的任务。

无限循环是嵌入式系统中常见的任务类型，因为许多嵌入式系统只是一遍又一遍地做同样的事情。许多嵌入式系统与PC不同，它们没有用户与之交互，启动和终止各种任务或应用程序。

- kkrambo

Answer 2

他们不会，但如果任务函数运行完成，任务将被终止。

您可以选择在每次需要时实例化一个新的“运行到完成”的任务，但是实例化任务很耗时且可能是非确定性的，因此不适合硬实时响应。更有效和响应的方法是让任务等待某些阻塞对象，例如事件、信号量或计时器，以便每次需要时都可以确定性地响应。另一方面，如果您有许多不同的非实时任务只需要偶尔运行，则“运行到完成”模式可以节省资源。

但是至少需要一个任务无限期运行-如果所有东西都停止了，您的系统将什么也不做，直到电源被循环或通过看门狗定时器等方式进行复位。

RTOS实现各不相同，您需要检查您的RTOS如何处理终止线程函数。您可能需要显式终止调用以确保内核释放资源。

如果您有一个需要某种形式的控制优雅关闭的系统，则不需要将任务编码为无限循环，而是使循环有条件退出，以便任务可以根据请求终止，例如;

while( (event_flags & TERMINATE) == 0 )
{
    event_flags = eventWait( WAIT_FOREVER ) ;

    // handle events
    ...
}

- Clifford

Answer 3

在任何GPOS（通用操作系统）中随附的普通C语言实现（如Linux、Windows、Mac OSX）中，C运行时库负责启动任务（在GPOS上下文中可以称为线程/进程），并在任务结束时充当收集器。

意思是，crt（C运行时）将调用任务的main()函数来初始化它，当任务使用return语句返回时，控制权会传递回操作系统的crt。

在RTOS中，虽然可以使用C语言编程，但没有特定的crt实现。"启动"函数（通常用汇编语言编写）调用main。但是，此启动代码没有任何机制来收集任务的返回值，因此需要使任务在无限循环中运行，以保持控制权在任务本身内部。如果不这样做，CPU / MCU将没有任何返回地址可供使用。

但是，可以使用RTOS提供的任务管理API结束任务。在这种情况下，控制权将转移到调用了来自RTOS的task_kill()（仅代表性）API的代码。

- Yusuf Husainy