RT-Thread | RT-Thread Studio初体验
linux内核并发和竟态 (解决竟态的5种方式屏蔽中断,原子操作,自旋锁,信号量,互斥体)
使用中断锁来操作系统的方法可以应用于任何场合,且其他几类同步方式都是依赖于中断锁而实现的,可以说中断锁是最强大的和最高效的同步方法。
只是使用中断锁最主要的问题在于,由于关闭中断会导致整个系统不能响应外部中断,所以在使用关闭中断做为互斥访问临界区的手段时,首先必须需要保证关闭中断的时间非常短,例如数条机器指令。
所以中断锁对系统的实时性影响非常巨大,当使用不当的时候会导致系统完全无实时性可言(可能导致系统完全偏离要求的时间需求);而使用得当,则会变成一种快速、高效的同步方式。 例如,为了保证一行代码(例如赋值)的互斥运行,最快速的方法是使用中断锁而不是信号量或互斥量。
/* 关闭中断*/
level = rt_hw_interrupt_disable();
a = a + value;
/* 恢复中断*/
rt_hw_interrupt_enable(level);
同中断锁一样把调度器锁住也能让当前运行的任务不被换出,直到调度器解锁。但和中断锁有一点不相同的是,对调度器上锁,系统依然能响应外部中断,中断服务例程依然能进行相应的响应。所以在使用调度器上锁的方式进行任务同步时,需要考虑好任务访问的临界资源是否会被中断服务例程所修改,如果可能会被修改,那么将不适合采用此种方式进行同步。
调度器锁能够方便地使用于一些线程与线程间同步的场合,由于轻型,它不会对系统中断响应造成负担;但它的缺陷也很明显,就是它不能被用于中断与线程间的同步或通知,并且如果执行调度器锁的时间过长,会对系统的实时性造成影响(因为使用了调度器锁后,系统将不再具备优先级的关系,直到它脱离了调度器锁的状态)。
void rt_enter_critical(void); /* 进入临界区*/
void rt_exit_critical(void); /* 退出临界区*/
信号量在作为锁来使用时,通常应将信号量资源实例初始化成1,代表系统默认有一个资源可用。当线程需要访问临界资源时,它需要先获得这个资源锁。当这个线程成功获得资源锁时,其他打算访问临界区的线程将被挂起在该信号量上,这是因为其他线程在试图获取这个锁时,这个锁已经被锁上(信号量值是0)。当获得信号量的线程处理完毕,退出临界区时,它将会释放信号量并把锁解开,而挂起在锁上的第一个等待线程将被唤醒从而获得临界区的访问权。因为信号量的值始终在1和0之间变动,所以这类锁也叫做二值信号量。
警告: 中断与线程间的互斥不能采用信号量(锁)的方式,而应采用中断锁
互斥量又叫相互排斥的信号量,是一种特殊的二值性信号量。它和信号量不同的是,它支持互斥量所有权、递归访问以及防止优先级翻转的特性。互斥锁和信号量,一个有中间管理,一个没有中间管理。互斥量的状态只有两种,开锁或闭锁(两种状态值)。当有线程持有它时,互斥量处于闭锁状态,由这个线程获得它的所有权。相反,当这个线程释放它时,将对互斥量进行开锁,失去它的所有权。当一个线程持有互斥量时,其他线程将不能够对它进行开锁或持有它,持有该互斥量的线程也能够再次获得这个锁而不被挂起。这个特性与一般的二值信号量有很大的不同,在信号量中,因为已经不存在实例,线程递归持有会发生主动挂起(最终形成死锁)。
优先级翻转问题与内核调度有关(不同内核,优先级翻转问题不同)