v33.03 鸿蒙内核源码分析(消息队列) | 进程间如何异步传递大数据 原创

#ifndef LOSCFG_BASE_IPC_QUEUE_LIMIT
#define LOSCFG_BASE_IPC_QUEUE_LIMIT 1024 //队列个数
#endif
LITE_OS_SEC_BSS LosQueueCB *g_allQueue = NULL;//消息队列池
LITE_OS_SEC_BSS STATIC LOS_DL_LIST g_freeQueueList;//空闲队列链表，管分配的，需要队列从这里申请

typedef struct {
    UINT8 *queueHandle; /**< Pointer to a queue handle */	//指向队列句柄的指针
    UINT16 queueState; /**< Queue state */	//队列状态
    UINT16 queueLen; /**< Queue length */	//队列中消息总数的上限值，由创建时确定，不再改变
    UINT16 queueSize; /**< Node size */		//消息节点大小，由创建时确定，不再改变，即定义了每个消息长度的上限.
    UINT32 queueID; /**< queueID */			//队列ID
    UINT16 queueHead; /**< Node head */		//消息头节点位置（数组下标）
    UINT16 queueTail; /**< Node tail */		//消息尾节点位置（数组下标）
    UINT16 readWriteableCnt[OS_QUEUE_N_RW]; /**< Count of readable or writable resources， 0:readable， 1:writable */
											//队列中可写或可读消息数，0表示可读，1表示可写
    LOS_DL_LIST readWriteList[OS_QUEUE_N_RW]; /**< the linked list to be read or written， 0:readlist， 1:writelist */
											//挂的都是等待读/写消息的任务链表，0表示读消息的链表，1表示写消息的任务链表
    LOS_DL_LIST memList; /**< Pointer to the memory linked list */	//@note_why 这里尚未搞明白是啥意思 ，是共享内存吗？
} LosQueueCB;//读写队列分离
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LITE_OS_SEC_TEXT_INIT UINT32 OsQueueInit(VOID)//消息队列模块初始化
{
    LosQueueCB *queueNode = NULL;
    UINT32 index;
    UINT32 size;

    size = LOSCFG_BASE_IPC_QUEUE_LIMIT * sizeof(LosQueueCB);//支持1024个IPC队列
    /* system resident memory， don't free */
    g_allQueue = (LosQueueCB *)LOS_MemAlloc(m_aucSysMem0， size);//常驻内存
    if (g_allQueue == NULL) {
        return LOS_ERRNO_QUEUE_NO_MEMORY;
    }
    (VOID)memset_s(g_allQueue， size， 0， size);//清0
    LOS_ListInit(&g_freeQueueList);//初始化空闲链表
    for (index = 0; index < LOSCFG_BASE_IPC_QUEUE_LIMIT; index++) {//循环初始化每个消息队列
        queueNode = ((LosQueueCB *)g_allQueue) + index;//一个一个来
        queueNode->queueID = index;//这可是 队列的身份证
        LOS_ListTailInsert(&g_freeQueueList， &queueNode->readWriteList[OS_QUEUE_WRITE]);//通过写节点挂到空闲队列链表上
    }//这里要注意是用 readWriteList 挂到 g_freeQueueList链上的，所以要通过 GET_QUEUE_LIST 来找到 LosQueueCB

    if (OsQueueDbgInitHook() != LOS_OK) {//调试队列使用的.
        return LOS_ERRNO_QUEUE_NO_MEMORY;
    }
    return LOS_OK;
}
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//创建一个队列，根据用户传入队列长度和消息节点大小来开辟相应的内存空间以供该队列使用，参数queueID带走队列ID
LITE_OS_SEC_TEXT_INIT UINT32 LOS_QueueCreate(CHAR *queueName， UINT16 len， UINT32 *queueID，
                                             UINT32 flags， UINT16 maxMsgSize)
{
    LosQueueCB *queueCB = NULL;
    UINT32 intSave;
    LOS_DL_LIST *unusedQueue = NULL;
    UINT8 *queue = NULL;
    UINT16 msgSize;

    (VOID)queueName;
    (VOID)flags;

    if (queueID == NULL) {
        return LOS_ERRNO_QUEUE_CREAT_PTR_NULL;
    }

    if (maxMsgSize > (OS_NULL_SHORT - sizeof(UINT32))) {// maxMsgSize上限 为啥要减去 sizeof(UINT32) ，因为前面存的是队列的大小
        return LOS_ERRNO_QUEUE_SIZE_TOO_BIG;
    }

    if ((len == 0) || (maxMsgSize == 0)) {
        return LOS_ERRNO_QUEUE_PARA_ISZERO;
    }

    msgSize = maxMsgSize + sizeof(UINT32);//总size = 消息体内容长度 + 消息大小(UINT32) 
    /*
     * Memory allocation is time-consuming， to shorten the time of disable interrupt，
     * move the memory allocation to here.
     *///内存分配非常耗时，为了缩短禁用中断的时间，将内存分配移到此处，用的时候分配队列内存
    queue = (UINT8 *)LOS_MemAlloc(m_aucSysMem1， (UINT32)len * msgSize);//从系统内存池中分配，由这里提供读写队列的内存
    if (queue == NULL) {//这里是一次把队列要用到的所有最大内存都申请下来了，能保证不会出现后续使用过程中内存不够的问题出现
        return LOS_ERRNO_QUEUE_CREATE_NO_MEMORY;//调用处有 OsSwtmrInit sys_mbox_new DoMqueueCreate ==
    }

    SCHEDULER_LOCK(intSave);
    if (LOS_ListEmpty(&g_freeQueueList)) {//没有空余的队列ID的处理，注意软时钟定时器是由 g_swtmrCBArray统一管理的，里面有正在使用和可分配空闲的队列
        SCHEDULER_UNLOCK(intSave);//g_freeQueueList是管理可用于分配的队列链表，申请消息队列的ID需要向它要
        OsQueueCheckHook();
        (VOID)LOS_MemFree(m_aucSysMem1， queue);//没有就要释放 queue申请的内存
        return LOS_ERRNO_QUEUE_CB_UNAVAILABLE;
    }

    unusedQueue = LOS_DL_LIST_FIRST(&g_freeQueueList);//找到一个没有被使用的队列
    LOS_ListDelete(unusedQueue);//将自己从g_freeQueueList中摘除， unusedQueue只是个 LOS_DL_LIST 结点.
    queueCB = GET_QUEUE_LIST(unusedQueue);//通过unusedQueue找到整个消息队列(LosQueueCB)
    queueCB->queueLen = len;	//队列中消息的总个数，注意这个一旦创建是不能变的.
    queueCB->queueSize = msgSize;//消息节点的大小，注意这个一旦创建也是不能变的.
    queueCB->queueHandle = queue;	//队列句柄，队列内容存储区. 
    queueCB->queueState = OS_QUEUE_INUSED;	//队列状态使用中
    queueCB->readWriteableCnt[OS_QUEUE_READ] = 0;//可读资源计数，OS_QUEUE_READ(0):可读.
    queueCB->readWriteableCnt[OS_QUEUE_WRITE] = len;//可些资源计数 OS_QUEUE_WRITE(1):可写， 默认len可写.
    queueCB->queueHead = 0;//队列头节点
    queueCB->queueTail = 0;//队列尾节点
    LOS_ListInit(&queueCB->readWriteList[OS_QUEUE_READ]);//初始化可读队列链表
    LOS_ListInit(&queueCB->readWriteList[OS_QUEUE_WRITE]);//初始化可写队列链表
    LOS_ListInit(&queueCB->memList);//

    OsQueueDbgUpdateHook(queueCB->queueID， OsCurrTaskGet()->taskEntry);//在创建或删除队列调试信息时更新任务条目
    SCHEDULER_UNLOCK(intSave);

    *queueID = queueCB->queueID;//带走队列ID
    return LOS_OK;
}
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/************************************************
队列操作.是读是写由operateType定
本函数是消息队列最重要的一个函数，可以分析出读取消息过程中
发生的细节，涉及任务的唤醒和阻塞，阻塞链表任务的相互提醒.
************************************************/
UINT32 OsQueueOperate(UINT32 queueID， UINT32 operateType， VOID *bufferAddr， UINT32 *bufferSize， UINT32 timeout)
{
    LosQueueCB *queueCB = NULL;
    LosTaskCB *resumedTask = NULL;
    UINT32 ret;
    UINT32 readWrite = OS_QUEUE_READ_WRITE_GET(operateType);//获取读/写操作标识
    UINT32 intSave;

    SCHEDULER_LOCK(intSave);
    queueCB = (LosQueueCB *)GET_QUEUE_HANDLE(queueID);//获取对应的队列控制块
    ret = OsQueueOperateParamCheck(queueCB， queueID， operateType， bufferSize);//参数检查
    if (ret != LOS_OK) {
        goto QUEUE_END;
    }

    if (queueCB->readWriteableCnt[readWrite] == 0) {//根据readWriteableCnt判断队列是否有消息读/写
        if (timeout == LOS_NO_WAIT) {//不等待直接退出
            ret = OS_QUEUE_IS_READ(operateType) ? LOS_ERRNO_QUEUE_ISEMPTY : LOS_ERRNO_QUEUE_ISFULL;
            goto QUEUE_END;
        }

        if (!OsPreemptableInSched()) {//不支持抢占式调度
            ret = LOS_ERRNO_QUEUE_PEND_IN_LOCK;
            goto QUEUE_END;
        }
		//任务等待，这里很重要啊，将自己从就绪列表摘除，让出了CPU并发起了调度，并挂在readWriteList[readWrite]上，挂的都等待读/写消息的task
        ret = OsTaskWait(&queueCB->readWriteList[readWrite]， timeout， TRUE);//任务被唤醒后会回到这里执行，什么时候会被唤醒?当然是有消息的时候!
        if (ret == LOS_ERRNO_TSK_TIMEOUT) {//唤醒后如果超时了，返回读/写消息失败
            ret = LOS_ERRNO_QUEUE_TIMEOUT;
            goto QUEUE_END;//
        }
    } else {
        queueCB->readWriteableCnt[readWrite]--;//对应队列中计数器--，说明一条消息只能被读/写一次
    }

    OsQueueBufferOperate(queueCB， operateType， bufferAddr， bufferSize);//发起读或写队列操作

    if (!LOS_ListEmpty(&queueCB->readWriteList[!readWrite])) {//如果还有任务在排着队等待读/写入消息(当时不能读/写的原因有可能当时队列满了==)
        resumedTask = OS_TCB_FROM_PENDLIST(LOS_DL_LIST_FIRST(&queueCB->readWriteList[!readWrite]));//取出要读/写消息的任务
        OsTaskWake(resumedTask);//唤醒任务去读/写消息啊
        SCHEDULER_UNLOCK(intSave);
        LOS_MpSchedule(OS_MP_CPU_ALL);//让所有CPU发出调度申请，因为很可能那个要读/写消息的队列是由其他CPU执行
        LOS_Schedule();//申请调度
        return LOS_OK;
    } else {
        queueCB->readWriteableCnt[!readWrite]++;//对应队列读/写中计数器++
    }

QUEUE_END:
    SCHEDULER_UNLOCK(intSave);
    return ret;
}
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#include "los_task.h"
#include "los_queue.h"

static UINT32 g_queue;
#define BUFFER_LEN 50

VOID send_Entry(VOID)
{
    UINT32 i = 0;
    UINT32 ret = 0;
    CHAR abuf[] = "test is message x";
    UINT32 len = sizeof(abuf);

    while (i < 5) {
        abuf[len -2] = '0' + i;
        i++;

        ret = LOS_QueueWriteCopy(g_queue， abuf， len， 0);
        if(ret != LOS_OK) {
            dprintf("send message failure， error: %x\n"， ret);
        }

        LOS_TaskDelay(5);
    }
}

VOID recv_Entry(VOID)
{
    UINT32 ret = 0;
    CHAR readBuf[BUFFER_LEN] = {0};
    UINT32 readLen = BUFFER_LEN;

    while (1) {
        ret = LOS_QueueReadCopy(g_queue， readBuf， &readLen， 0);
        if(ret != LOS_OK) {
            dprintf("recv message failure， error: %x\n"， ret);
            break;
        }

        dprintf("recv message: %s\n"， readBuf);
        LOS_TaskDelay(5);
    }

    while (LOS_OK != LOS_QueueDelete(g_queue)) {
        LOS_TaskDelay(1);
    }

    dprintf("delete the queue success!\n");
}

UINT32 Example_CreateTask(VOID)
{
    UINT32 ret = 0; 
    UINT32 task1， task2;
    TSK_INIT_PARAM_S initParam;

    initParam.pfnTaskEntry = (TSK_ENTRY_FUNC)send_Entry;
    initParam.usTaskPrio = 9;
    initParam.uwStackSize = LOS_TASK_MIN_STACK_SIZE;
    initParam.pcName = "sendQueue";
#ifdef LOSCFG_KERNEL_SMP
    initParam.usCpuAffiMask = CPUID_TO_AFFI_MASK(ArchCurrCpuid());
#endif
    initParam.uwResved = LOS_TASK_STATUS_DETACHED;

    LOS_TaskLock();
    ret = LOS_TaskCreate(&task1， &initParam);
    if(ret != LOS_OK) {
        dprintf("create task1 failed， error: %x\n"， ret);
        return ret;
    }

    initParam.pcName = "recvQueue";
    initParam.pfnTaskEntry = (TSK_ENTRY_FUNC)recv_Entry;
    ret = LOS_TaskCreate(&task2， &initParam);
    if(ret != LOS_OK) {
        dprintf("create task2 failed， error: %x\n"， ret);
        return ret;
    }

    ret = LOS_QueueCreate("queue"， 5， &g_queue， 0， BUFFER_LEN);
    if(ret != LOS_OK) {
        dprintf("create queue failure， error: %x\n"， ret);
    }

    dprintf("create the queue success!\n");
    LOS_TaskUnlock();
    return ret;
}
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create the queue success!
recv message: test is message 0
recv message: test is message 1
recv message: test is message 2
recv message: test is message 3
recv message: test is message 4
recv message failure， error: 200061d
delete the queue success!
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