65 - 进程互斥锁的优化实现
创始人
2024-05-30 19:24:34
0

---- 整理自狄泰软件唐佐林老师课程

文章目录

  • 1. 问题一
    • 1.1 当前实现的深入分析
    • 1.2 解决方案设计
    • 1.3 解决方案实现步骤
    • 1.4 编程实验:EnterCritical()重设计
  • 2. 问题二
    • 2.1 互斥锁的优化设计
    • 2.2 互斥锁的优化实现方案
    • 2.3 编程实验:互斥锁的优化实现
  • 3. 小结

1. 问题一

  • 在当前任务实现下,阻塞的多个任务重新进入执行态,会发生什么?

1.1 当前实现的深入分析

在这里插入图片描述

1.2 解决方案设计

在这里插入图片描述

  • 任务从阻塞中(因获取锁失败而阻塞)恢复执行时
    • 必须再次尝试获取锁 ==>
    • 任务怎么知道锁是否获取成功?
  • 内核需要 返回获取锁的 结果 给任务(成功 or 失败)
    • 成功:任务继续执行,进入临界区
    • 失败:任务 等待机会 再次尝试获取锁

1.3 解决方案实现步骤

  1. 在系统调用EnterCritical()中向内核传入 标记变量wait的地址
  2. 内核根据目标Mutex的状态(空闲or占用)设置标记变量wait的值
  3. 任务从系统调用返回后,判断并标记变量wait的值
    • true:再次尝试获取锁
    • false:无需再次尝试,继续向下执行

1.4 编程实验:EnterCritical()重设计

  • 问题演示:【参看链接】:65 - 进程互斥锁的优化实现 / 00问题演示

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  • 优化:【参看链接】:65 - 进程互斥锁的优化实现 / 01优化

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2. 问题二

  • 如果有任务比较聪明,在进入临界区之前,先主动调用ExitCritical(),会发生什么?
  • 任务不使用临界资源,但是要销毁已经存在的互斥锁,行为合法吗?

在这里插入图片描述
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2.1 互斥锁的优化设计

  • 同一个任务中可多次获取同一个互斥锁
    • 同一个任务中多次调用EnterCritical()不会阻塞
  • 只有获取锁的任务,才能释放锁
    • 强行释放锁(异常行为) 的任务将被内核直接杀死
  • 无法销毁处于占用状态的互斥锁
    • 强行调用DestroyMutex()销毁占用状态的锁,将 无效返回

2.2 互斥锁的优化实现方案

  • 任务通过自身标识对锁进行标记
    mutex->lock = (uint)gCTaskAddr

  • 释放锁时,通过锁标记与任务自身标识判断合法性
    IsEqual(mutex->lock, gCTaskAddr)

  • 只有未标识的锁能被销毁
    IsEqual(mutex->lock, 0) ==> true

2.3 编程实验:互斥锁的优化实现

【参看链接】:65 - 进程互斥锁的优化实现 / 01优化

  • 问题验证:
  1. 同一个任务中可多次获取同一个互斥锁
    • 同一个任务中多次调用EnterCritical()不会阻塞
  2. 无法销毁处于占用状态的互斥锁
    • 强行调用DestroyMutex()销毁占用状态的锁,将无效返回

在这里插入图片描述
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  1. 只有获取锁的任务,才能释放锁
    • 强行释放锁(异常行为)的任务将被内核直接杀死

在这里插入图片描述
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3. 小结

  • 互斥锁是一种特殊的内核变量,用于保护临界资源
  • 多个任务在互斥锁的协调下,能够有序互斥的执行
  • 互斥锁的具体实现需要在内核中完成
  • 互斥锁的使用需要遵循预定的规则

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