在學習資料滿天飛的大環境下，知識變得非常零散，體系化的知識並不多，這就導致很多人每天都努力學習到感動自己，最終卻收效甚微，甚至放棄學習。我的使命就是過濾掉大量的垃圾信息，將知識體系化，以短平快的方式直達問題本質，把大家從大海撈針的痛苦中解脫出來。
1 問題
在《論Linux進程/線程同步在嵌入式驅動開發中的重要性（基於模擬IIC亂碼場景分析）》中最終採用了互斥鎖的方案（方案三）。誤碼率降低了，但是並沒有根治。
2 分析
壓力12個小時後，結果表明讀寫EEPROM時確實還存在誤碼。明明以GPIO的Port爲粒度增加了互斥鎖，爲什麼還是出現誤碼呢？
2.1 理論分析
正確、快速且萬無一失的思路應該是這樣的（我這也是馬後炮，一開始定位時確實走了一些彎路，靜下心來後發現還是不要着急動手，理順思路最最重要）：
–>既然互斥鎖在理論分析上是可以完全解決這個問題的，那就是因爲鎖的使用不當導致的 。
–>鎖的使用不當包含兩種情況：資源選擇不當；臨界區選擇不當。
–> 首先，排查下鎖定的是什麼資源呢？是GPIO Port鎖資源和相關的內存資源。這裏的內存資源指的是在實現GPIO模擬IIC協議時用到的內存（變量）。分析到這裏就發現，在資源的選取上確實有些不妥。雖然，在上一篇博客中我們解決了一個資源問題——鎖Pin換成了鎖Port。但是，從邏輯上來分析，資源是分層的：GPIO Port資源是屬於GPIO驅動層的；模擬IIC協議使用到的資源是IIC協議層的。所以，互斥鎖也是要分層的，也就是至少需要2把鎖，一把鎖GPIO Port，一把鎖IIC總線。
Tips：當一個線程申請不止一把鎖時一定要注意下述問題：當前使用的鎖是否支持嵌套；鎖的依賴關係；拿鎖的順序。以防止鎖不生效或者引起死鎖情況。
–>再次，排查臨界區。有一個思路一定要轉變過來，不是鎖決定了臨界區在哪兒，而是——資源。爲什麼這麼說呢？因爲雖然鎖決定了臨界區的邊界，但資源決定了臨界區本身，資源纔是核心。所以，排查臨界區不是全局搜索鎖使用的地方，而是要搜索所有使用該資源的地方。針對本問題就是GPIO 的一個Port。
Tips：資源纔是核心。一定要牢記這句話，不管是優先級還是時間片，亦或是鎖等等概念，全部是圍繞資源展開和衍生出來的，這和人類社會是一樣的。舉個簡單的例子，爲什麼會有伊拉克戰爭？因爲搶奪石油資源。有了戰爭，纔有戰鬥機、纔有坦克、航母、AK47，纔有戰略、戰術……所有的一切都圍繞資源展開，所以，核心是資源。
2.2 實際定位
如果按照上述思路進行操作，可以快速將問題發現並解決。可惜在真實的場景中，我們還是踩了兩個小坑。
一個就是我對臨界區的認知還停留在鎖上面，所以，沒有在進行臨界區排查時，排查漏掉了一個地方。這個地方非常隱晦，是一個SPI控制器，居然使用了三個GPIO引腳來做片選（老單板遺留問題，代碼兼容性沒做好），而且並不是在讀寫函數中操作了這三個引腳，而是在初始化函數中。而恰恰初始化函數又在每次讀寫的時候被調用了，所以着也影響了問題定位過程中的判斷。
Tips：從這個坑中我們可以吸取的經驗教訓是：
0）提升對概念的認知才能精準把控問題，當然，很多時候出現問題才能提升認知；
1）軟件要參與硬件評審，不允許無謂的硬件資源重疊交叉情況存在；
2）在多款設備兼容修改時不要放過任何一個細節；
3）初始化就是初始化函數，初始化原則上只調用一次，避免多次調用，如果例外請更改函數名或添加警告說明。
另外一個坑就是，在定位過程中，我們發現有一個線程在使用GPIO Port時沒有拿鎖（屬於臨界區使用錯誤）。當掛起該線程時，問題確實有所緩解。於是，我們“似乎”掌握了一種好用的調試手段（就是從這裏把我們帶入了坑中，這個時候其實我已經想着去查找所有使用GPIO的代碼了，但是，但是思路還是被打斷了）。恰恰就在這個時候，測試人員又提供了一條線索（現在看來如果沒有一個清晰的定位思路，線索太多也並非好事）：掛起另外一個線程後，該問題就基本不復現了。這就進一步將我們引入了坑裏（因爲負責人啊、領導啊都來盯這個線程的問題），注意力一下就轉移到這個線程上去了，關鍵這個線程還是別的組負責的線程。什麼找人啊，溝通啊，甚至是扯皮啊，老司機們都懂哈~時間就這麼一點點被拉長了。
兜了一大圈，最終才找到是“一個SPI控制器使用了三個GPIO引腳做片選，而且沒拿鎖” 搗的鬼。
Tips：
1）對於上面提到的“好的調試手段”，靠掛起線程來定位的方式，有時候對於定界是有幫助的，但對於定位公共函數或公共模塊的問題絕對屬於“遠水解近渴”的行爲。尤其是在線程使用並不規範的場景中（你都不知道哪些函數最終被哪個線程調用了）。
2）有了思路一定要寫下來，防止因爲加班、熬夜或者領導催促等等因素打亂自己的思路和節奏。
到這裏還沒結束，大多數人查到了問題就匆匆收尾慶祝了，但是有一個問題還需要深究，這樣才能汲取更多的經驗。
這個問題就是SPI控制器代碼誤操作了GPIO引腳怎麼就影響到了EEPROM使用的IIC總線呢？
看過這個問題前傳的同學還記得這個圖吧
我查過兩個線程相互影響的引腳確實在同一個Port上。我又查看了兩個線程的優先級，發現訪問“SPI和它綁定的三個引腳”的線程優先級高，而通過訪問IIC總線訪問EEPROM的線程優先級低。按照“後手優勢”的理論，沒道理IIC會受到影響啊，受到影響的應該是SPI（當然受到影響也表現不出來，因爲那三個GPIO引腳在新板卡上是沒有接東西的）。
分析到這裏我的認知還侷限在單核CPU的分析維度裏，而我們用的處理器是8核心的。當我推理受到阻礙的時候，我意識到了這個問題，對，應該就是SMP導致的“後手優勢”失效。我去查看了兩個線程的親和性，果然在兩個核心上。而此前這兩個線程是在同一個核心上的，由於該核業務壓力太大，所以做了調整，從而將該問題暴露出來了。
到這裏，這個問題才分析圓滿。
Tips：
1）使用SMP系統時一定要注意思維不能僅僅侷限在單核心的優先級上。因爲優先級的概念也是因資源而生，多核心CPU的ALU資源變多了，所以，優先級的概念也要跟着擴充。優先級針對單個ALU資源纔有意義。
2）線程的親和性千萬不要隨意或經常變動；如果因調整親和性引發了問題，記得去檢查鎖的使用情況是否符合SMP的使用規範。
3 解決
分析和定位透徹了，解決從來都不是問題。
解決方案如下：
1.將新平臺上SPI附加的控制三個GPIO引腳的代碼去除。
2.加兩層鎖：IIC總線加一層；GPIO驅動加一層。
4 覆盤
4.1 定位思路總結
雖然文中一直在以競態和同步爲主線分析和解決問題，但是原始的問題本身是EEPROM讀寫問題。所以，爲了完整性也將EEPROM定位過程中遇到的問題一併總結如下：
1.如果是多核、多進程/線程系統，檢查是否加鎖了，鎖加的對不對。
（1） 鎖定的資源劃分是否合理
比如GPIO鎖定的是引腳（Pin）還是端口（Port）。
（2）鎖定的資源臨界區選取是否合理
比如要求加鎖的位置太靠上層，是否會導致有人忘記加鎖。
（3） 是否有些模塊忘記加鎖
比如壓根兒就沒加鎖。
再比如，一個模塊依賴了兩個資源，但是隻加了一把鎖。
2.檢查是否配置成開漏模式。
3.檢查是否有寫保護。
4.檢查換頁處邏輯處理是否有問題。
5.檢查SDA線是否有死鎖情況。
6.檢查時延問題
（1）檢查幀與幀之間的時延是否滿足要求。
（2）檢查ACK等待時延是否滿足要求。
7.確認IIC時序是否正確。
4.2 理論分析與實踐相結合
從本例中可以看出，如果理論分析完美無缺確實可以分分鐘定位一個“看不見摸不着”的問題。但實際定位問題時會受到心態、環境、時間等因素的影響，往往做不到很完美。因爲，完美的理論也需要從實踐中得來（俗話說馬後炮，哈哈）。但是，馬後炮打多了，練熟了，再次遇到這個問題時，就可以分分鐘將小強斬殺。這就是所謂的經驗。
<完>