基于Lua协程的简单任务管理

高效的嵌入式系统功能开发

在嵌入式Linux系统开发过程中，开发人员常常使用脚本语言来实现一些系统功能，例如python/Shell等，以提高一些系统配置、控制、监测方面开发的效率。基于脚本的系统功能开发，是可行的；主要因为与业务相关的应用相比，系统相关的功能，没有高并发、低延迟等实时性的要求。而且一些系统服务在运行过程中，其对系统做出的调整，常常不是瞬时的；例如压缩一个日志文件、操作某个网口的网络配置等，都需要持续一段时间（才能完成），这些功能的开发与脚本的功能特点符合得比较好。因此，使用高级的、抽象的脚本语言来完成嵌入式系统的开发，是开发效率和运行稳定性的最优的选择。

然而，对于python脚本而言，其对系统配置要求高，可能不适合一些系统资源受限的嵌入式设备；而Shell脚本语言表达能力比较低，不适合完成一些比较复杂的功能模块。这样就需要一个折中的脚本语言，即要兼顾资源受限的嵌入式设备，又要具备细腻精确的表达能力；Lua脚本编程语言很好地填补这一空缺。实际上，Lua脚本语言太过成功，以致于国产的一些单片机提供了几乎纯Lua版本的系统SDK，例如合宙的LuatOS。

可执行多任务的单线程脚本

某些情况下，对系统的一些监视、运维功能，可以使用一段简洁的Lua脚本来完成。但作为系统服务的一个，嵌入式系统开发人员并不能随意地增加或减少系统服务。因此需要有一种简单地机制，在现存的某个服务中增加一段函数，用于周期性地执行某个操作，就显得很重要了。

很幸运，Lua编程语言内置了协程，这是一种可以让多个任务同时运行的任务管理机制。本文主要介绍了笔者对Lua协程的封装模块，方便嵌入式系统开发人员随意在一个Lua脚本中增减必要的功能。因Lua有多个版本，笔者对协程的封装可以兼容各个版本（包括luajit等）。相关代码可从笔者的github仓库下载：

sh 复制代码

git clone https://github.com/jaqchen/ftask.git

多任务示例代码

该Lua模块并不是由纯Lua实现，它包含了一个用于获取系统时间的C语言模块ftime，可以通过以下命令编译：

sh 复制代码

cd ftask
make EXTRA_CFLAGS=-I/usr/include/lua5.4 # 使用`lua5.4`解析器

为了对笔者提供的简单协程的使用加以说明，笔者在仓库中提供了一个简单的示例，test.lua，运行的结果如下：

复制代码

# lua5.4 test.lua
Task 1 started with argument: Hello World
Task 2 started with type: table
Task 1 running happily! 7
Task 2 running happily! 1
Task 1 running happily! 8
Task 1 running happily! 9
Task 2 running happily! 2
Task 1 running happily! 10
Task 2 running happily! 3
Task 1 running happily! 11
INFO: restarting Lua thread at 1
Task 2 running happily! 4
Task 1 started with argument: Hello World
Task 1 running happily! 7
Task 2 running happily! 5
Warning, destory Lua thread: 2
Task 1 running happily! 8
^Clua5.4: ./ftask.lua:129: interrupted!

下面，结合该示例代码，简要地说明使用方法：

lua 复制代码

#!/usr/bin/lua

local ftask = require "ftask"
local cfmt  = string.format
local task1 = ftask.newtasks()
local function task_1(arg1)
	io.stdout:write(cfmt("Task 1 started with argument: %s\n", arg1))
	local cnt = 6
	while cnt < 11 do
		cnt = cnt + 1
		task1:mdelay(1000)
		io.stdout:write(cfmt("Task 1 running happily! %d\n", cnt))
	end
	return nil
end

local function task_2(arg2)
	io.stdout:write(cfmt("Task 2 started with type: %s\n", type(arg2)))
	local cnt = 0
	while cnt < 5 do
		cnt = cnt + 1
		task1:mdelay(1500)
		io.stdout:write(cfmt("Task 2 running happily! %d\n", cnt))
	end
	return nil
end

task1:add(task_1, "Hello World", true)
task1:add(task_2, {[1] = 1, [2] = 2}, false)
while true do
	task1:loop(60000, nil, nil)
end

其中，需要强调的是，task1:add方法，其第一个参数为某个Lua方法（或函数）入口。函数可以不返回，也可以返回。第二个参数为该方法的参数，只能有一个。第三个参数为布尔类型，指示该方法如果返回后，是否重新运行。

此外，task1:mdelay(XXX)封装了Lua协程的切换操作。它会让当前的协程在XXX毫秒之后再次运行。最后，值得注意的是task1:loop方法，它的第二个参数可以是一个Lua函数，该函数需要休眠调用时指定的时间，例如阻塞在某个套接字的读过程中（这样就不会调用ftime.so模块同的mdelay方法），进一步利用好服务的空闲时间。