FreeRTOS 互斥信号量和二值信号量对比

wuchangjian2021-11-04 17:54:00编程学习

互斥信号量

1.有优先级继承。

2.尽量不要在中断中调用

3.xSemaphoreCreateMutex创建后,可以直接take使用。

二值信号量

1.无优先级继承。

2.允许在中断中调用。

3.可以当做标志位来使用。

4.xSemaphoreCreateBinary创建后,必须得先give一下才能被take。

这么说其实很笼统,直接代码测试。

这里使用的是互斥信号量

1.创建两个测试任务,app_mqtt_get_properties_handle_task和app_mqtt_set_properties_handle_task

2.两个任务内容

这两个任务其实没做什么动作。就是在take give 然后就挂起等待。

任务1:take,等待200ms,give ,等待200ms。

任务2:take,等待1000ms,give,等待200ms。

理论上来说任何一个任务take了之后,另外一个任务就无法take,必须等待give之后。直接上输出结果。

这里把take before和after,give before和after都打印出来。看箭头的位置,任务1 take before,当时的时间是28931。接下来任务2 give before,时间是29725.中间有800ms的时间差。这个就是任务1在等待任务2 give信号量。

如果把代码中的互斥信号量换成二值信号量,输出的结果是一样的。那就有个疑问了。为什么会一样呢?说白了,不管是互斥信号量还是二值信号量,都是信号量。互斥信号量是二值信号量的子集。他们的应用场景是不同的。但是在如上代码的应用场景中,是没有区别的。因为是把他们当信号量来使用了,所以结果也是相同的。

那这两者的不同之处在哪里呢?

最大的区别就是互斥信号量解决了优先级翻转的问题。这里直接引用别人的文章内容:

二值信号量和互斥锁到底有什么区别? - 代码螺丝钉 - 博客园

假定我们现在有三个任务,task1,task2,task3,任务优先级task1最高,然后依次降低。我们知道在系统调度的时候当两个任务同时处于就绪态的时候,系统会优先执行优先级高的任务

优先级翻转分析(使用信号量)


 在例子中,我们使用pend()函数来表示获取信号量,用post()函数来表示释放信号量

如上图所示,过程分下面几步

1.一开始task3开始运行,先获取到信号量

2.task1开始运行尝试去获取信号量失败被阻塞等待task3执行完

3.task3运行过程中,task2被触发,由于其优先级高于task3,task2被运行,浪费了大量时间

4.继续运行task3,运行完后释放信号量

5.task1继续运行

看到这里我们可以得知,本应该优先级最高的task1结果居然是最后开始运行的,这就是优先级反转现象。这明显是不利的。比如如果有安装看门狗,task1在长时间没有得到执行,就会触发看门狗,导致系统的重启。

改进分析(使用互斥锁)


  在例子中,我们使用lock()函数来表示获取互斥锁,用unlock()函数来表示释放互斥锁

 

如上图所示,过程分下面几步

1.一开始task3开始运行,先获取到互斥锁

2.task1开始运行尝试去获取互斥锁失败被阻塞等待task3执行完,但是此时提升task3的优先级,让其优先级跟自己一样

3.task3运行过程中,task2被触发,由于其优先级低于task3(第2步被提升过),task2等待运行

4.继续运行task3,运行完后释放互斥锁

5.task1继续运行

6.task1执行完,执行task2

所以过程跟前面的虽然一样,但是互斥锁多做了一个步骤就是将task3的优先级提升到task1的级别,防止task2中途出来搅局浪费大量时间。

说到底,其实就是两个信号量的应用场景不同。互斥信号量是防止出现优先级翻转导致卡死的情况。这个的前提是一个公共资源被多个任务调用的情况下。如果没有这种情况,二值信号量就可以应对。就像一个标志位一样。

相关文章

记录面试题

一份任务日志表(t_log_info) id(...

正则表达式{简洁易懂}

为什么需要使用正则表达式? 正则可以实现模糊匹配,在实际开...

寻梦天宫起征程!空间站建造阶段后续飞行任务标识发布

寻梦天宫起征程!空间站建造阶段后续飞行任务标识发布

2022-08-15 09:37:48 中国空间站首个实验舱段问天实验...

发表评论    

◎欢迎参与讨论,请在这里发表您的看法、交流您的观点。