---- 整理自狄泰软件唐佐林老师课程

文章目录

• 1. 问题
• 2. 系统调用重设计
• • 2.1 互斥锁系统调用功能设计
  • 2.2 整体调用流程
  • 2.3 编程实验：互斥锁模块的创建
  • 2.4 思考
• 3. 在内核态实现互斥锁功能的考虑
• • 3.1 互斥锁内核数据结构及接口实现
  • • 3.1.1 创建互斥锁
    • 3.1.2 销毁互斥锁
    • 3.1.3 进入临界区
    • 3.1.4 退出临界区
  • 3.2 编程实验：互斥锁的内核实现
  • 3.3 思考
  • 3.4 问题
  • 3.5 再论任务状态
  • 3.6 互斥锁与任务调度
  • • 3.6.1 互斥锁与任务调度一
    • 3.6.2 互斥锁与任务调度二
    • 3.6.3 互斥锁与任务调度三
  • 3.7 编程实验：互斥锁与任务调度
  • 3.8 思考

1. 问题

• Mutex相关的函数接口处于用户态还是内核态？
  • 处于 内核态
• 为什么？
  • Mutex操作可能导致任务状态的转换（执行态==>阻塞态），其功能只能由内核实现。
  • 所以，必须在用户态使用内核中的功能。==> 通过 系统调用

2. 系统调用重设计

2.1 互斥锁系统调用功能设计

void SysCallHandler(uint type, 	// 中断功能号uint cmd,   // 子功能号uint param1, uint param2);

2.2 整体调用流程

• D.T.OS架构图

2.3 编程实验：互斥锁模块的创建

【参看链接】：62-63-64 - 进程互斥锁的初步实现 / 62

2.4 思考

• 在内核中实现互斥锁的功能是必要的吗？

3. 在内核态实现互斥锁功能的考虑

• 进入内核态之后所有任务均 暂停执行
• 直观的决定当前任务是否能进入临界区（True or False）
  • Mutex空闲状态 ==> True：返回用户态，当前任务继续执行
  • Mutex占用状态 ==> False：当前任务进入阻塞状态，调度下一个任务执行
• 内核拥有最高特权级，能够决定任务的生死

3.1 互斥锁内核数据结构及接口实现

设计思想：通过内核链表管理Mutex变量，只有链表中的Mutex变量才能完成任务间的互斥

3.1.1 创建互斥锁

3.1.2 销毁互斥锁

3.1.3 进入临界区

3.1.4 退出临界区

3.2 编程实验：互斥锁的内核实现

【参看链接】：62-63-64 - 进程互斥锁Mutex的初步实现 / 63

3.3 思考

• 在当前实现下，阻塞的多个任务重新进入执行态，会发生什么？

3.4 问题

• 内核中如何实现任务的阻塞？

3.5 再论任务状态

由互斥锁触发的内核操作：

• 当任务获取锁失败时：
  • 将当前任务移入等待队列（进入阻塞态）
  • 调度下一个任务执行
• 当互斥锁被标记为空闲时：
  • 将等待队列中的任务移入就绪队列（脱离阻塞态）

3.6 互斥锁与任务调度

MtxSchedule：

1. 调度当前任务进入等待队列
2. 将等待队列中的任务调度进就绪队列

3.6.1 互斥锁与任务调度一

3.6.2 互斥锁与任务调度二

3.6.3 互斥锁与任务调度三

3.7 编程实验：互斥锁与任务调度

【参看链接】：62-63-64 - 进程互斥锁Mutex的初步实现 / 64

3.8 思考

• 目前互斥锁的设计实现上，有需要改进优化的地方吗？