第9篇 zephyr kernel之互斥鎖Mutexes

目錄

摘要

1 概念

2 實現

2.1 定義互斥鎖

2.2 上鎖

2.3 解鎖

3 參考鏈接

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本學筆記基於zephyr 工程版本 2.2.99，主機環境爲ubuntu18.04，開發平臺 nrf52840dk_nrf52840

摘要

   互斥鎖(mutexes )一般用於資源訪問的互斥，簡單的互斥通過信號量去做也可以，但是在基於優先級調度的實時系統使用信號量做資源保護，容易引發優先級翻轉的的問題，而互斥鎖會動態的調整調用線程的優先級，從而避免了優先級翻轉的問題。

1 概念

   任意數量的互斥鎖可以被定義，引用互斥鎖時使用的是內存地址，所以可以隨便定義。

互斥鎖有以下關鍵屬性：

lock count， 代表了在線程中被上鎖的次數，如果這個數爲0，代表已經是非鎖定狀態。

owning thread， 代表了哪個線程給這個互斥鎖上鎖。

    當有多個線程，訪問同一個公共資源時（比如讀寫全局變量），爲了實現互斥訪問，可以定義一個互斥鎖來保護這個資源，當訪問資源時，需要首先獲取互斥鎖。當這個互斥鎖被其他線程上鎖後，當前訪問這個互斥鎖的線程可以選擇等待這個互斥鎖被解鎖。任意數量的線程可以同時等待給互斥鎖上鎖， 當互斥鎖可用時，優先級最高等待時間最長的線程可以優先訪問。因爲訪問的是公共資源，所以上鎖後，需要儘量短的時間使用這個資源。否則，長時間被上鎖後，其他線程也需要等待相同的時間。上鎖和解鎖一般是成對出現的，儘量不要嵌套，否則會引起死鎖，死鎖的問題是很不好排查的。

2 實現

2.1 定義互斥鎖

使用struct k_mutex類型定義一個互斥鎖變量。互斥鎖必須在使用之前通過k_mutex_init()進行初始化。

下面的代碼定義並初始化互斥鎖：

struct k_mutex my_mutex;

k_mutex_init(&my_mutex);

同樣，也可以使用K_MUTEX_DEFINE宏，在編譯時定義和初始化互斥鎖。

K_MUTEX_DEFINE(my_mutex);

2.2 上鎖

  調用k_mutex_lock()給一個互斥鎖上鎖。

  下面的代碼表示給一個互斥鎖上鎖，K_FOREVER表示當鎖被其他線程鎖定時，當前線程一直睡眠，知道互斥鎖變爲可用：

k_mutex_lock(&my_mutex, K_FOREVER);

也可以不一值等待，僅等待一段時間，下面代碼表示鎖不可用時等待100ms：

if (k_mutex_lock(&my_mutex, K_MSEC(100)) == 0) {
    /* mutex successfully locked */
} else {
    printf("Cannot lock XYZ display\n");
}

2.3 解鎖

調用k_mutex_unlock()解鎖互斥鎖，

k_mutex_unlock(&my_mutex);

3 參考鏈接

https://docs.zephyrproject.org/latest/reference/kernel/synchronization/mutexes.html#id2