[FreeRTOS 基础知识] 互斥量 概念

文章目录

    • 基础知识
    • 互斥量
    • 互斥量与信号量区别
    • 优先级反转
    • 优先级继承
    • 小结


基础知识

[FreeRTOS 基础知识] 信号量 概念


互斥量

互斥量(Mutex,全称:Mutual Exclusion),在计算机科学中,是一种用于防止多个进程同时访问某个共享资源的同步机制。互斥量通常用于多线程环境中,以确保在某一时刻只有一个线程可以访问特定的数据或代码段。
在这里插入图片描述


互斥量与信号量区别

信号量可以控制多个线程同时访问资源的数量。
信号量可分为两种类型:(1)计数类型,取值范围0~MAX(MAX值可以设定);(2)二进制类型,取值范围0/1
互斥量确保在某一时刻只有一个线程可以访问资源。 取值范围0/1。互斥量比信号量多了个优先级继承。


优先级反转

系统中如果只有信号量与任务优先级,会出现优先级翻转。如下图所示:
在这里插入图片描述
1、当低优先级任务C获取到信号量,运行过程中还没有来得及释放信号量。中优先级任务B抢占CPU资源运行,低优先级C停止运行。
2、在中优先级任务B运行过程中,高优先级任务A抢占CPU资源运行,中优先级任务B停止运行。
3、在高优先级任务A运行过程中,由于低优先级任务C占用信号量资源,则获取信号量失败,会将任务挂起。
4、高优先级任务A挂起后,中优先级任务B优先获取CPU使用权运行。
若此时中优先级任务B一直占用CPU资源运行,则低优先级任务C永远得不到机会释放信号量,从而高优先级任务A也永远获得信号量运行。此时高优先级任务A将受到中优先级和低优先级任务的限制。
这种现象称为优先级反转。


优先级继承

为了解决上述优先级反转的现象,引入互斥量。互斥量的优先级继承特点就能解决这个问题。 如下图所示:
在这里插入图片描述
当高优先级任务A 获取信号量失败挂起,同时会将持有该信号量的任务优先级等级提高并执行。
此时低优先级任务C获得执行权限,运行并释放信号量sem,同时唤醒高优先级任务执行并恢复之前的优先级。
这就是优先级继承。


小结

互斥量就是特殊的队列。
互斥量是特殊的信号量。
互斥量实现优先级继承。

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