Apollo CyberRT的两种任务调度策略实现代码简要说明

Apollo CyberRT为智能驾驶的中间件(middle ware),提供了类似于ROS概念(并优于ROS平台)的机器人运行时环境。CyberRT在任务的调度上进行了优化的设计,提供了经典调度模式和编排调度模式,使得系统的诸多任务可以按照任务之间的逻辑拓扑结构来进行编排,从而在执行性能上得到很好的保证。同时CyberRT在通信上也做了很好的支持,在单机内部,多机之间的不同component都能够进行高效的通信。这里主要就任务调度方式来做一下说明,也是加以记录以备后面查阅,不正确的地方欢迎批评指正。

首先,在CyberRT实现里,Processor类对应着线程的封装,CRoutine类是对协程的封装,Component类对应着组件(任务)的封装,在Component类里,会创建协程来处理任务。

经典调度模式(ClassicContext):在经典调度模式下,可以将任务进行分组,分组的目的主要是在基于NUMA架构的计算环境上,实现资源的隔离,在同一个组的任务会安排在同一个NUMA节点下运行,这样保证了同一组的任务之间的通信不会由于跨NUMA节点而带来更多的资源消耗和计算时长。而且每一个组下面维护一个多优先级的协程(CRoutine)队列,每一个优先级下面维护一个协程的数组。ClassicContext类对经典调度模式的上下文进行了建模,而且在CyberRT实现里,每一个Processor对应着一个ClassicContext,并且任务(component,以协程的方式实现)的优先级队列作为ClassicContext类成员的静态变量,在不同的线程里边实现共享。ClassicContext调度任务时,会从高优先级的任务里优先调度。在这里补充说明一下,CRoutine的同一个实例可以在不同的线程里调度,CRoutine类里有thread_local类型的相关变量,保证了同一个协程在不同的线程里有对应的相关变量的副本。

编排调度模式(ChoreographyContext):在编排调度模式下,一个Processor对应着一个ChoreographyContext,并且封装了一个multimap类型的变量,key为协程的优先级,value为协程,保证了可以支持同等的优先级下的多个协程。而且这个变量不是静态变量,在多个线程(Processor)之间不共享,保证了执行的协程任务的CPU亲和性(不会在多个cpu之间调度同一个协程),可以基于此通过配置文件来实现任务的编排(如定义某些任务在某些cpu上执行)。

更多的代码细节建议阅读官方开源的代码仓的关键部分,如apollo\cyber\scheduler,apollo\cyber\croutine,apollo\cyber\component等,上述的文字说明都可以在这几个目录的代码里找到实现。

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