本文分享自中移OneOS公眾號《任務間同步》。

多個任務操作同一塊代碼區域，這塊代碼就稱為臨界區，如果任何時刻最多只允許一個任務去使用臨界區，那么多個任務就需要互斥的訪問。當一個任務占用此資源時，其它需要該資源的任務必須等待，直到占用者釋放資源。

另外一種使用場景是任務間同步，是指多個關聯任務需要按預定的次序運行，如果沒有同步，那任務之間將是無序、不符合預期的。

互斥量

互斥量有解鎖和加鎖兩種狀態，初始化時互斥量處于解鎖狀態，當有任務獲取該互斥量后，處于加鎖狀態，此時其他任務沒有權限再獲取該互斥量，直到當前任務釋放。同時，互斥量具有遞歸特性，持有該互斥量的任務也能夠再次獲取而不被掛起。

在操作系統中，使用優先級繼承算法解決優先級翻轉問題。優先級翻轉是指當一個高優先級任務H通過同步機制訪問同步資源時，該資源已被一低優先級任務L占有，而系統中還有中優先級的任務M在執行，造成L得不到調度，高優先級任務H就一直被阻塞，結果M先于H執行，優先級發生了翻轉，實時性難以得到保證。優先級繼承算法實現如下，高優先級任務H在等待低優先級的任務L占用的同步資源時，由操作系統把L的優先級提高到H的優先級，從而讓L以H的優先級參與調度，盡快執行并釋放資源，然后L的優先級調整到繼承前的值，此時H可獲得競爭資源而繼續執行，如下圖。

<優先級繼承示意圖>?

互斥量控制塊是操作系統用于管理互斥量的一個數據結構，由結構體os_mutex_t表示?？刂茐K結構的詳細定義請見以下代碼：

struct os_mutex { os_ipc_object_t parent; /* 繼承自os_ipc_object 類*/ os_uint16_t value; /* 互斥量的值*/ os_uint8_t original_priority; /* 持有任務的原始優先級*/ os_uint8_t nested; /* 持有任務的持有次數*/ os_task_t *owner; /* 當前擁有互斥量的任務*/ };

互斥量接口設計如下：

（1）創建互斥量?

（2）銷毀互斥量

（3）獲取互斥量

（4）釋放互斥量

信號量

信號量是一種輕型的用于解決任務間同步問題的內核對象，任務可以獲取或釋放它，從而達到同步或互斥的目的。

信號量初始化為大于0的整數，表示資源的數量，當一個任務申請到一個資源后將該整數減1，當該整數值為0時，所有試圖申請的任務都將處于阻塞狀態。在信號量上定義兩種操作：wait（獲取）和post（釋放）。當一個任務調用wait操作時，它要么得到資源然后將信號量減1，要么一直等下去。當有其他任務釋放資源，調用post在信號量上執行加1操作，阻塞等待的任務可以得到執行。
信號量控制塊結構的詳細定義如下：

struct os_semaphore { os_ipc_object_t parent; /* 繼承自os_ipc_object 類*/ os_uint16_t count; /* 信號量的值*/ };

信號量接口設計如下：

（1）創建信號量?

（2）銷毀信號量

（3）獲取信號量

（4）無等待獲取信號量

（5）釋放信號量

事件集

事件集可以實現一對多，多對多的同步。任務可以設計成為被一個事件組合喚醒，事件組合可以包含一個或者多個事件的“與”或“或”的關系。

系統使用一個32位無符號整型變量來表示這種事件集的關系，變量的每一位代表一個事件，也就是系統最多支持32個事件。通過“與”或“或”將一個或多個事件關聯起來，形成事件組合。通過“或”組合的事件集中的任何一個事件都可以喚醒任務；通過“與”組合的事件集需要所有事件都發生后才可以喚醒任務。

因為32位無符號整型的一個位記錄一種事件，無記錄次數功能，如果任務還未處理該事件時又發生同一個事件，其效果等同于只發送一次。
事件集控制塊結構的詳細定義如下：

struct os_event { os_ipc_object_t parent; /* 繼承自os_ipc_object 類*/ os_uint32_t set; /* 事件集合，每一bit 表示1 個事件，*//* bit 位的值可以標記某事件是否發生 */ };

事件集接口設計如下：

（1）動態創建事件集

（2）銷毀事件集

（3）發送事件

（4）接收事件集

?好啦，本次任務間同步就介紹到這啦，如果有想了解的內容可以在評論區留言交流哦~

總結

以上是生活随笔為你收集整理的任务间同步 | 信号量、互斥量和事件集的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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