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概述

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更新时间: 2018/12/16 GMT+08:00

基本概念

信号量(Semaphore)是一种实现任务间通信的机制,实现任务之间同步或临界资源的互斥访问。常用于协助一组相互竞争的任务来访问临界资源。

在多任务系统中,各任务之间需要同步或互斥实现临界资源的保护,信号量功能可以为用户提供这方面的支持。

通常一个信号量的计数值用于对应有效的资源数,表示剩下的可被占用的互斥资源数。其值的含义分两种情况:

  • 0,表示没有积累下来的Post操作,且有可能有在此信号量上阻塞的任务。
  • 正值,表示有一个或多个Post下来的释放操作。

以同步为目的的信号量和以互斥为目的的信号量在使用有如下不同:

  • 用作互斥时,信号量创建后记数是满的,在需要使用临界资源时,先取信号量,使其变空,这样其他任务需要使用临界资源时就会因为无法取到信号量而阻塞,从而保证了临界资源的安全。
  • 用作同步时,信号量在创建后被置为空,任务1取信号量而阻塞,任务2在某种条件发生后,释放信号量,于是任务1得以进入READY或RUNNING态,从而达到了两个任务间的同步。

运作机制

信号量控制块

/**
 * @ingroup los_sem
 * Semaphore control structure.
 */
typedef struct
{
    UINT16           usSemStat;          /**是否使用标志位*/
    UINT16          uwSemCount;         /**信号量索引号*/
    UINT16          usMaxSemCount;      /**信号量最大数*/
    UINT16          usSemID;            /**信号量计数*/
    LOS_DL_LIST     stSemList;          /**挂接阻塞于该信号量的任务*/
}SEM_CB_S;

信号量运作原理

信号量初始化,为配置的N个信号量申请内存(N值可以由用户自行配置,受内存限制),并把所有的信号量初始化成未使用,并加入到未使用链表中供系统使用。

信号量创建,从未使用的信号量链表中获取一个信号量资源,并设定初值。

信号量申请,若其计数器值大于0,则直接减1返回成功。否则任务阻塞,等待其它任务释放该信号量,等待的超时时间可设定。当任务被一个信号量阻塞时,将该任务挂到信号量等待任务队列的队尾。

信号量释放,若没有任务等待该信号量,则直接将计数器加1返回。否则唤醒该信号量等待任务队列上的第一个任务。

信号量删除,将正在使用的信号量置为未使用信号量,并挂回到未使用链表。

信号量允许多个任务在同一时刻访问同一资源,但会限制同一时刻访问此资源的最大任务数目。访问同一资源的任务数达到该资源的最大数量时,会阻塞其他试图获取该资源的任务,直到有任务释放该信号量。

图1 信号量运作示意图
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