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基础知识

[FreeRTOS 基础知识] 信号量 概念

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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。

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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。

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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：

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。

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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：

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。

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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。