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什么是Mutex互斥鎖

strongerHuang ? 來源:strongerHuang ? 作者:strongerHuang ? 2022-08-22 09:03 ? 次閱讀

在基于RTOS開發項目時,通常都會遇到互斥的情況,比如:幾個任務都要使用一個UART串口進行發送數據。

如果不加互斥鎖,優先級高的任務,會搶占串口并發送數據,則有可能會出現發送數據“亂碼”的情況。

今天就說說在RTOS開發中,互斥鎖一個常見的問題。

什么是Mutex互斥鎖?

學習過RTOS的讀者應該對互斥不陌生,互斥鎖就是為了避免任務之間互相搶占某種資源而設計的一種“鎖”。

就如上面說的,一個串口,被兩個任務搶占,如果不加鎖,則會出現兩個任務交叉發送數據,即“亂碼”;

7fafbf8c-21b0-11ed-ba43-dac502259ad0.png

但是,如果加了互斥鎖,則會等待其他任務發送完成之后才繼續發送,保證了數據的完整(而不是亂碼);

嵌入式專欄

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Mutex互斥鎖例子

這里以三個任務、兩個互斥鎖為例,代碼如下:

void task1(){  /*do something*/
  OSMutex1_Pend();  //互斥鎖1加鎖  /*加鎖處理事情*/  OSMutex1_Post();  //互斥鎖1解鎖}
void task2(){  /*do something*/  OSMutex1_Pend();  //互斥鎖1加鎖  OSMutex2_Pend();  //互斥鎖2加鎖  /*加鎖處理事情*/  OSMutex2_Post();  //互斥鎖2解鎖  OSMutex1_Post();  //互斥鎖1解鎖}
void task3(){  /*do something*/
  OSMutex2_Pend();  //互斥鎖2加鎖/*加鎖處理事情*/  OSMutex2_Post();  //互斥鎖1解鎖}

這樣設計,大家看出問題了嗎?

老司機應該看出來了,新手可能摸不著頭腦。

在任務2中,進行了2次加鎖、解鎖,而且“環環相扣”。

Mutex互斥鎖問題

假如任務1、 任務2、任務3優先級分別為:1、 2、 3。

優先級順序就是:任務1 >任務2>任務3(數字越小代表任務優先級越高)。

假設:任務1和任務2處于等待事件狀態,也就是處于阻塞狀態, task 3 處于運行狀態

當任務3在“加鎖處理事情”的時候,任務2搶占了任務3(任務2掛起時間到了),此時任務3掛起,任務2處于運行狀態

如果任務2在“互斥鎖1加鎖”之后,任務1搶占了任務2,此時,任務1處于運行狀態

這個時候,你發現問題了沒有?

任務1在執行“OSMutex1_Pend();”會等待“互斥鎖1解鎖”,如果其他方式沒有對“互斥鎖1解鎖”,則會出現“死鎖”的情況。

分享一張圖片,你就會明白什么是死鎖了:

解決辦法

比如對任務2加鎖方式進行改善:

void task2(){  /*do something*/  OSMutex1_Pend();  //互斥鎖1加鎖  /*do something*/  OSMutex1_Post();  //互斥鎖1解鎖
  OSMutex2_Pend();  //互斥鎖2加鎖  /*do something*/  OSMutex2_Post();  //互斥鎖1解鎖}

或者對低優先級的任務3加鎖方式進行改善:

void task3(){  /*do something*/
  OSMutex1_Pend();  //互斥鎖1加鎖  OSMutex2_Pend();  //互斥鎖2加鎖  /*加鎖處理事情*/  OSMutex2_Post();  //互斥鎖2解鎖  OSMutex1_Post();  //互斥鎖1解鎖}

出問題的原因, 當一個任務獲得了臨界區資源的鎖,在沒有釋放這個鎖的前提下又去獲得另外一塊臨界區資源,這個時候就要引起足夠的注意了,設計成敗在于你是否徹底理解了之前的問題。 但是,歸根到底這樣的問題還是要求用戶在設計階段去避免,一個系統不可能是萬能的,正確的設計才是最重要的。

審核編輯:彭靜
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原文標題:RTOS 任務間互斥的問題

文章出處:【微信號:strongerHuang,微信公眾號:strongerHuang】歡迎添加關注!文章轉載請注明出處。

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