在计算机系统里,经常遇到一种场景: 任务同步问题(Synchronization)。例如任务在使用系统资源(例如某个数据)之前,先要向系统申请。这个申请过程,就是一种同步,代码大致如下
先是request data,如果data在当前时刻无效,则这个任务就需要wait。这样的话,OS就需要提供一种机制,在data有效后,及时地发送事件,通知这个任务。
二进制信号量就是这样一种机制: 它能够改变任务的状态,让任务访问无效资源时进入阻塞状态,当资源有效时,让阻塞的任务回到就绪状态。
我们来看看二进制信号量的使用,首先是创建
semBCreate()创建成功后,返回信号量的ID。因为初值只能是0或1,所以叫二进制信号量。当然了,二进制信号量(binary semaphore)只是一种翻译名称,有人也把它叫做二值信号量。0的含义是资源无效、数据无效、事件未发生等,1的含义是资源有效、数据有效、事件发生等。排队方式表示有多个任务阻塞在同一个信号量时,资源有效后,哪个任务解除阻塞。
这种创建是一种动态行为,创建时才给信号量分配内存。还有一种静态实例化的方法
pSem指向之前分配(例如编译时)的空间,这样可以加快信号量的创建速度,还可以满足某些禁止动态内存的系统
创建信号量之后,就可以使用它了。使用信号量,主要有两个函数
semTake()用来申请信号量,信号量无效时,引起阻塞,因此不能在ISR中使用
semGive()用来释放信号量,在任务或ISR中都可以调用
信号量如果不用了,动态申请的信号量可以被semDelete()删除,静态实例化的信号量可以被semTerminate()停止。如果这时候还有任务阻塞在信号量上,则这些任务直接解除阻塞,不过它的semTake()返回ERROR
跑个例子看看吧
启动两个任务来申请信号量,其中第二个任务的优先级高一些
在Shell里可以用show()命令来查看Kernel的对象
可以看到这个信号量上阻塞了两个任务
反过来,用w()或tw()命令,可以看到任务阻塞的信号量
我们直接在Shell里释放一次信号量
可以看到t1申请成功了,尽管它的优先级低一些,因为我们使用的排队方式是SEM_Q_FIFO。
然后可以再释放一次,t2才能申请成功。或者,我们直接试试删除
可以看到t2也解除阻塞了,只不过semTake()返回了ERROR,因为S_objLib_OBJ_DELETED
刚刚这个例子,就是Shell这个任务分别与t1和t2分别进行了同步。不过这都是两个任务之间的同步,其实二进制信号量还支持多任务的同步
用semFlush()代替semGive()后,所有阻塞在该信号量上的任务都会解除阻塞,而不管当初创建信号量时,排队方式是什么了。
可以看到t1和t2都解除阻塞了。不过t2的优先级高一些,所以它先执行了。这种同步,就叫多任务同步。
这正是:
任务同步需求多,二值Semaphore正适合。
资源无效就阻塞,等待事件来激活。
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