SylixOS與Linux接口對應關係之一

1. 適用範圍

    本文檔可作爲Linux驅動源碼或庫源碼快速移植至SylixOS的參考。

2. 互斥信號量

2.1 概念簡介

   互斥信號量（Linux中亦稱爲互斥鎖）是因爲多線程對臨界區訪問而存在的。只有擁有互斥對象的線程才具有訪問資源的權限，當前佔據資源的線程在任務處理完後應將擁有的互斥對象交出，以便其他線程在獲得後得以訪問資源。

   互斥信號量可以理解爲初始值爲TRUE的帶優先級天花板和優先級繼承機制（意在解決優先級反轉問題）的二進制信號量。

   因爲互斥信號量需要記錄擁有者線程和調整優先級，所以中斷服務程序不能等待和釋放互斥信號量，並且只有互斥信號量的擁有者線程纔有權釋放互斥信號量。

2.2 Linux接口與SylixOS接口對應關係

   Linux中操作互斥信號量的API與SylixOS中操作互斥信號量的API對應關係如表 2-1所示。

表 2-1互斥信號量接口對應關係

Linux中接口	SylixOS中接口	功能說明
mutex_init	API_SemaphoreMCreate	創建互斥信號量
mutex_destroy	API_SemaphoreMDelete	銷燬互斥信號量
mutex_lock	API_SemaphoreMPend	阻塞申請互斥信號量
mutex_trylock	API_SemaphoreMPend	非阻塞申請互斥信號量
mutex_unlock	API_SemaphoreMPost	釋放互斥信號量
mutex_is_locked	API_SemaphoreMStatus	判斷互斥信號量狀態

 

3. 詳細說明

3.1 互斥信號量結構

   在Linux中互斥信號量是使用struct mutex表示的，結構如程序清單 3-1所示，而在SylixOS中，互斥信號量是通過LW_HANDLE類型的互斥信號量句柄表示。

程序清單 3-1 Linux的struct mutex結構

struct mutex {
/* 1: unlocked, 0: locked, negative: locked, possible waiters */
atomic_t count;
spinlock_t wait_lock;
struct list_head wait_list;
#if defined(CONFIG_DEBUG_MUTEXES) || defined(CONFIG_SMP)
struct task_struct *owner;
#endif
#ifdef CONFIG_MUTEX_SPIN_ON_OWNER
void *spin_mlock;
#endif
#ifdef CONFIG_DEBUG_MUTEXES
const char *name;
void *magic;
#endif
#ifdef CONFIG_DEBUG_LOCK_ALLOC
struct lockdep_map dep_map;
#endif
};

3.2  創建互斥信號量

Linux ：
void mutex_init (struct mutex *mutex);
SylixOS：
LW_HANDLE Lw_SemaphoreM_Create (CPCHAR        pcName,
                                UINT8         ucCeilingPriority,
                                ULONG         ulOption,
                                LW_OBJECT_ID *pulId);

• Linux：

   創建一個互斥信號量只需要定義一個struct mutex變量並調用mutex_init即可，Linux系統會自己爲mutex命名。

     創建成功後，申請和釋放互斥信號量時可以直接使用該已定義的mutex變量。

• SylixOS：

     創建互斥信號量時需要指定信號量的名稱，並且手動設置選項。

     創建成功後，申請和釋放互斥信號量時需要使用Lw_SemaphoreM_Create返回的信號量句柄。

3.3  銷燬互斥信號量

Linux ：
void mutex_init (struct mutex *mutex);
SylixOS：
LW_HANDLE Lw_SemaphoreM_Create (CPCHAR        pcName,
                                UINT8         ucCeilingPriority,
                                ULONG         ulOption,
                                LW_OBJECT_ID *pulId);

• Linux：

      銷燬一個互斥信號量是將mutex變量的地址傳入。

• SylixOS：

      銷燬一個互斥信號量是將互斥信號量句柄地址傳入。

3.4  阻塞申請互斥信號量

Linux ：
void mutex_lock (struct mutex *mutex);
SylixOS：
ULONG Lw_SemaphoreM_Wait (LW_HANDLE ulId,
                          ULONG     ulTimeout);

• Linux：

      mutex_lock的基本邏輯爲：如果互斥鎖可以獲得，則直接獲取，跳出；否則進入循環反覆測試互斥鎖的狀態。

      在循環中，判斷如果可以獲取到互斥鎖，則退出循環；否則設置當前進程的狀態爲不可中斷狀態，解鎖自身的自旋鎖，進入睡眠狀態。待被調度喚醒時，再獲得自身的自旋鎖，進入新一次的查詢其自身狀態(該互斥鎖的狀態)的循環。

• SylixOS：

    如果將參數ulTimeout設置爲LW_OPTION_WAIT_INFINITE，則使用效果和Linux的mutex_lock相同。 

3.5  非阻塞申請互斥信號量

Linux ：
int mutex_trylock (struct mutex *mutex);
SylixOS：
ULONG Lw_SemaphoreM_Wait (LW_HANDLE ulId,
                          ULONG     ulTimeout);

• Linux：

      mutex_trylock用於不等待地嘗試獲取互斥鎖，如果成功獲取則返回1，否則返回0，不等待。

• SylixOS：

    將ulTimeout設置爲LW_OPTION_NOT_WAIT，則使用效果和mutex_trylock相同。

3.6  釋放互斥信號量

Linux ：
int mutex_unlock (struct mutex *mutex);
SylixOS：
ULONG Lw_SemaphoreM_Post (LW_HANDLE ulId);

• Linux：

     釋放一個互斥信號量是將mutex變量的地址傳入。

• SylixOS：

     銷燬一個互斥信號量是將互斥信號量句柄傳入。 

3.7  判斷互斥信號量狀態

Linux ：
int mutex_is_locked (struct mutex *mutex);
SylixOS：
ULONG Lw_SemaphoreM_Status (LW_HANDLE ulId,
                            BOOL      *pbValue,
                            ULONG     *pulOption,
                            ULONG     *pulThreadBlockNum);                           
ULONG Lw_SemaphoreM_StatusEx (LW_HANDLE  ulId,
                              BOOL      *pbValue,
                              ULONG     *pulOption,
                              ULONG     *pulThreadBlockNum,
                              LW_HANDLE *pulOwnerId);

• Linux：

     mutex_is_locked可以返回一個mutex當前狀態，返回1表示互斥量已經被申請，0則表示未被申請。

• SylixOS：

     獲取互斥量的當前狀態，需要使用Lw_SemaphoreM_Status或Lw_SemaphoreM_StatusEx接口。這兩個函數參數pbValue可以返回當前互斥信號量的狀態。 

4. 總結

   本文章說明了Linux驅動源碼或庫源碼中使用到互斥信號量時，怎樣快速移植到SylixOS中，並沒有詳細講解各接口實現時原理有何不同，目前這種替換關係已經在移植gpu庫時採用。