4、调度策略：基于优先级的抢占式调度、时间片轮转、协作式调度
调度策略，说白了就是操作系统决定「下一个该谁跑」的规则。Zephyr 在这方面做得挺灵活，它支持三种调度方式：基于优先级的抢占式调度、时间片轮转、以及协作式调度。这三种可以混着用，也可以单独用，完全看你的应用场景。
我个人习惯把调度策略比作「会议室的使用规则」。抢占式调度就像有个大老板，优先级高的人一来，优先级低的人就得让座。时间片轮转呢，就像大家轮流发言，每人说 10 分钟，时间到了换下一位。协作式调度最佛系——每个人自觉，说完了才让下一位上。
嗯，咱们一个一个来看。
4.1 基于优先级的抢占式调度
这是 Zephyr 默认的调度方式。每个任务都有一个优先级，数值越小优先级越高。Zephyr 支持 0 到 31 共 32 个优先级，其中 0 最高，31 最低。
抢占式调度的核心规则很简单：高优先级任务就绪时，立即打断低优先级任务的执行。
我在项目中遇到过一个问题：一个数据采集任务优先级设得太高，结果把显示任务饿死了。屏幕半天不刷新，用户还以为死机了。后来我把采集任务优先级降了两级，显示任务优先级提了一级，问题就解决了。
关键点：抢占式调度保证了高优先级任务的实时性，但要注意优先级反转和任务饿死的问题。
Zephyr 中配置抢占式调度很简单，默认就是开启的。你只需要在创建线程时设置好优先级即可：
// 创建高优先级任务，优先级为 5
k_thread_create(&high_prio_thread, high_prio_stack,
K_THREAD_STACK_SIZEOF(high_prio_stack),
high_prio_entry, NULL, NULL, NULL,
5, 0, K_NO_WAIT);
// 创建低优先级任务，优先级为 10
k_thread_create(&low_prio_thread, low_prio_stack,
K_THREAD_STACK_SIZEOF(low_prio_stack),
low_prio_entry, NULL, NULL, NULL,
10, 0, K_NO_WAIT);当高优先级任务就绪时，低优先级任务会被自动挂起。你想想看，这就像急诊病人来了，普通门诊就得先停一停。
避坑指南：我曾经在项目中把两个关键任务设成了相同优先级，结果发现它们互相抢 CPU，导致系统抖动。后来我才意识到，同优先级任务默认是不抢占的，需要配合时间片轮转才能公平分配。
4.2 时间片轮转
时间片轮转解决的是「同优先级任务怎么分 CPU」的问题。说白了，就是大家轮流来，每人分一段固定时间。
Zephyr 的时间片轮转是按优先级分组生效的。什么意思呢？就是只有处于同一优先级的任务之间才会轮转。不同优先级的任务之间，还是按抢占规则来。
配置时间片轮转需要两步：
- 在 prj.conf 中开启配置：
CONFIG_TIMESLICING=y - 在代码中调用
k_sched_time_slice_set()设置时间片长度
举个例子：
// 设置时间片为 100 毫秒，仅对优先级 10 及以上的任务生效
k_sched_time_slice_set(100, 10);这段代码的意思是：优先级 10 及以上的任务（数值越小优先级越高，所以这里指的是优先级 0-10 的任务），每个任务最多连续运行 100 毫秒。时间到了，就换下一个同优先级的任务运行。
我记得有一次做物联网网关项目，三个传感器数据采集任务优先级相同。没开时间片轮转时，第一个任务一直占着 CPU，后面两个任务的数据迟迟采集不到。开了时间片轮转后，三个任务轮流跑，数据采集就均匀了。
| 配置项 | 说明 | 默认值 |
|---|---|---|
| CONFIG_TIMESLICING | 开启时间片轮转功能 | n |
| CONFIG_TIMESLICE_SIZE | 默认时间片大小（毫秒） | 0 |
| CONFIG_TIMESLICE_PRIORITY | 时间片生效的最高优先级 | 0 |
小技巧：时间片不要设得太短，否则频繁切换上下文会浪费 CPU。我一般设 50-200 毫秒，具体看任务的实时性要求。
4.3 协作式调度
协作式调度，也叫非抢占式调度。它的规则很简单：任务主动让出 CPU，调度器才会切换任务。
在 Zephyr 中，协作式调度通过设置线程的 K_COOPERATIVE 标志来启用。或者更简单，把线程优先级设为负数（-1 到 -31），这些优先级默认就是协作式的。
协作式调度的好处是什么？没有抢占，就没有优先级反转的问题。任务可以安全地访问共享资源，不需要加锁。坏处呢？如果一个任务死循环或者忘记让出 CPU，整个系统就卡死了。
我曾经在一个工业控制项目中用过协作式调度。当时有个任务需要连续采集 1000 个数据点，中间不能被中断。用抢占式调度的话，每次采集都要加锁保护，太麻烦。改成协作式调度后，任务自己控制节奏，采集完主动调用 k_yield() 让出 CPU，代码清爽多了。
// 创建协作式任务，优先级设为 -2（负数表示协作式）
k_thread_create(&coop_thread, coop_stack,
K_THREAD_STACK_SIZEOF(coop_stack),
coop_entry, NULL, NULL, NULL,
-2, 0, K_NO_WAIT);
// 任务内部主动让出 CPU
void coop_entry(void *arg1, void *arg2, void *arg3)
{
while (1) {
// 执行关键操作
do_critical_work();
// 主动让出 CPU
k_yield();
// 或者等待某个事件
// k_sleep(K_MSEC(100));
}
}核心区别：抢占式调度由调度器决定何时切换，协作式调度由任务自己决定何时切换。
4.4 三种策略如何选择
你可能会问：实际项目中到底用哪种？我的建议是：
- 大部分场景用抢占式调度：Zephyr 默认就是抢占式，适合大多数嵌入式应用。实时性要求高的任务设高优先级，普通任务设低优先级。
- 同优先级任务多时加时间片轮转：比如多个传感器采集任务、多个通信处理任务，优先级相同，用时间片轮转保证公平。
- 特定场景用协作式调度：比如需要原子操作、共享资源访问频繁、或者任务执行时间很短且确定。
其实这三种策略可以混合使用。Zephyr 允许你同时存在抢占式任务和协作式任务。抢占式任务优先级高，协作式任务优先级低。协作式任务运行时，高优先级的抢占式任务可以打断它。反过来，抢占式任务运行时，协作式任务只能等它主动让出 CPU。
嗯，这里要注意：协作式任务如果优先级设得比抢占式任务还高，那抢占式任务就永远没机会运行了。我见过有人踩过这个坑，排查了半天才发现是优先级设反了。
实战建议：刚开始做多任务设计时，先用默认的抢占式调度。等系统跑起来了，再根据实际需求调整。不要一开始就搞复杂，容易把自己绕进去。
好了，调度策略就讲到这里。下一章咱们聊聊 Zephyr 的同步机制——信号量、互斥锁和消息队列。这些东西在多任务编程中天天要用，学会了能省不少事。