HCIA-HarmonyOS设备开发认证V2.0-轻量系统内核基础-互斥锁mux

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一、互斥锁基本概念

互斥锁又称互斥型信号量,是一种特殊的二值性信号量,用于实现对共享资源的独占式处理。

任意时刻互斥锁的状态只有两种,开锁或闭锁。当有任务持有时,互斥锁处于闭锁状态,这个任务获得该互斥锁的所有权。当该任务释放它时,该互斥锁被开锁,任务失去该互斥锁的所有权。当一个任务持有互斥锁时,其他任务将不能再对该互斥锁进行开锁或持有。

多任务环境下往往存在多个任务竞争同一共享资源的应用场景,互斥锁可被用于对共享资源的保护从而实现独占式访问。另外互斥锁可以解决信号量存在的优先级翻转问题。

二、互斥锁运行机制

多任务环境下会存在多个任务访问同一公共资源的场景,而有些公共资源是非共享的,需要任务进行独占式处理。互斥锁怎样来避免这种冲突呢?

用互斥锁处理非共享资源的同步访问时,如果有任务访问该资源,则互斥锁为加锁状态。此时其他任务如果想访问这个公共资源则会被阻塞,直到互斥锁被持有该锁的任务释放后,其他任务才能重新访问该公共资源,此时互斥锁再次上锁,如此确保同一时刻只有一个任务正在访问这个公共资源,保证了公共资源操作的完整性。

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三、互斥锁开发流程

  • 创建互斥锁 LOS_MuxCreate。

  • 申请互斥锁 LOS_MuxPend。申请模式有三种:无阻塞模式、永久阻塞模式、定时阻塞模式。

    • 无阻塞模式:任务需要申请互斥锁,若该互斥锁当前没有任务持有,或者持有该互斥锁的任务和申请该互斥锁的任务为同一个任务,则申请成功。
    • 永久阻塞模式:任务需要申请互斥锁,若该互斥锁当前没有被占用,则申请成功。否则,该任务进入阻塞态,系统切换到就绪任务中优先级高者继续执行。任务进入阻塞态后,直到有其他任务释放该互斥锁,阻塞任务才会重新得以执行。
    • 定时阻塞模式:任务需要申请互斥锁,若该互斥锁当前没有被占用,则申请成功。否则该任务进入阻塞态,系统切换到就绪任务中优先级高者继续执行。任务进入阻塞态后,指定时间超时前有其他任务释放该互斥锁,或者用户指定时间超时后,阻塞任务才会重新得以执行。
  • 释放互斥锁 LOS_MuxPost。

    • 如果有任务阻塞于指定互斥锁,则唤醒被阻塞任务中优先级高的,该任务进入就绪态,并进行任务调度;
    • 如果没有任务阻塞于指定互斥锁,则互斥锁释放成功。
  • 删除互斥锁 LOS_MuxDelete。

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四、互斥锁使用说明

  • 两个任务不能对同一把互斥锁加锁。如果某任务对已被持有的互斥锁加锁,则该任务会被挂起,直到持有该锁的任务对互斥锁解锁,才能执行对这把互斥锁的加锁操作。
  • 互斥锁不能在中断服务程序中使用。
  • LiteOS-M 内核作为实时操作系统需要保证任务调度的实时性,尽量避免任务的长时间阻塞,因此在获得互斥锁之后,应该尽快释放互斥锁。
  • 持有互斥锁的过程中,不得再调用 LOS_TaskPriSet 等接口更改持有互斥锁任务的优先级。

五、互斥锁接口

功能类别 接口函数 描述
创建/删除互斥锁 LOS_MuxCreate 创建互斥锁
LOS_MuxDelete 删除指定互斥锁
申请/释放互斥锁 LOS_MuxPend 申请指定互斥锁
LOS_MuxPost 释放指定互斥锁

六、代码分析(待续…)

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