基本概念

    任意时刻互斥锁的状态只有两种，开锁或闭锁。当有任务持有时，互斥锁处于闭锁状态，这个任务获得该互斥锁的所有权。当该任务释放它时，该互斥锁被开锁，任务失去该互斥锁的所有权。当一个任务持有互斥锁时，其他任务将不能再对该互斥锁进行开锁或持有。

    多任务环境下往往存在多个任务竞争同一共享资源的应用场景，互斥锁可被用于对共享资源的保护从而实现独占式访问。另外，互斥锁可以解决信号量存在的优先级翻转问题。

    Huawei LiteOS提供的互斥锁具有如下特点：

    • 通过优先级继承算法，解决优先级翻转问题。

    运作机制

    互斥锁运作原理

    多任务环境下会存在多个任务访问同一公共资源的场景，而有些公共资源是非共享的，需要任务进行独占式处理。互斥锁怎样来避免这种冲突呢？

    用互斥锁处理非共享资源的同步访问时，如果有任务访问该资源，则互斥锁为加锁状态。此时其他任务如果想访问这个公共资源则会被阻塞，直到互斥锁被持有该锁的任务释放后，其他任务才能重新访问该公共资源，此时互斥锁再次上锁，如此确保同一时刻只有一个任务正在访问这个公共资源，保证了公共资源操作的完整性。

    互斥锁运作示意图

    使用场景

    互斥锁可以提供任务之间的互斥机制，用来防止两个任务在同一时刻访问相同的共享资源。

    功能

    Huawei LiteOS 系统中的互斥锁模块为用户提供下面几种功能。

    开发流程

    互斥锁典型场景的开发流程：

    1. 创建互斥锁LOS_MuxCreate。

    2. 申请互斥锁LOS_MuxPend。

      • 无阻塞模式：任务需要申请互斥锁，若该互斥锁当前没有任务持有，或者持有该互斥锁的任务和申请该互斥锁的任务为同一个任务，则申请成功。

      • 永久阻塞模式：任务需要申请互斥锁，若该互斥锁当前没有被占用，则申请成功。否则，该任务进入阻塞态，系统切换到就绪任务中优先级最高者继续执行。任务进入阻塞态后，直到有其他任务释放该互斥锁，阻塞任务才会重新得以执行。

      • 定时阻塞模式：任务需要申请互斥锁，若该互斥锁当前没有被占用，则申请成功。否则该任务进入阻塞态，系统切换到就绪任务中优先级最高者继续执行。任务进入阻塞态后，指定时间超时前有其他任务释放该互斥锁，或者用户指定时间超时后，阻塞任务才会重新得以执行。

    3. 释放互斥锁LOS_MuxPost。

      • 如果有任务阻塞于指定互斥锁，则唤醒最早被阻塞的任务，该任务进入就绪态，并进行任务调度；

      • 如果没有任务阻塞于指定互斥锁，则互斥锁释放成功。

    互斥锁错误码

    对互斥锁存在失败的可能性操作，包括互斥锁创建，互斥锁删除，互斥锁申请，互斥锁释放。

    序号 定义 实际数值 描述 参考解决方案
    1 LOS_ERRNO_MUX_NO_MEMORY 0x02001d00 内存请求失败 减少互斥锁限制数量的上限
    2 LOS_ERRNO_MUX_INVALID 0x02001d01 互斥锁不可用 传入有效的互斥锁的ID
    3 LOS_ERRNO_MUX_PTR_NULL 0x02001d02 入参为空 确保入参可用
    4 LOS_ERRNO_MUX_ALL_BUSY 0x02001d03 没有互斥锁可用 增加互斥锁限制数量的上限
    5 LOS_ERRNO_MUX_UNAVAILABLE 0x02001d04 锁失败，因为锁被其他线程使用 等待其他线程解锁或者设置等待时间
    6 LOS_ERRNO_MUX_PEND_INTERR 0x02001d05 在中断中使用互斥锁 在中断中禁止调用此接口
    7 LOS_ERRNO_MUX_PEND_IN_LOCK 0x02001d06 任务调度没有使能，线程等待另一个线程释放锁 设置PEND为非阻塞模式或者使能任务调度
    8 LOS_ERRNO_MUX_TIMEOUT 0x02001d07 互斥锁PEND超时 增加等待时间或者设置一直等待模式
    9 LOS_ERRNO_MUX_OVERFLOW 0x02001d08 暂未使用，待扩展 无
    10 LOS_ERRNO_MUX_PENDED 0x02001d09 删除正在使用的锁 等待解锁再删除锁
    11 LOS_ERRNO_MUX_GET_COUNT_ERR 0x02001d0a 暂未使用，待扩展 无
    12 LOS_ERRNO_MUX_REG_ERROR 0x02001d0b 暂未使用，待扩展 无

    错误码定义： 错误码是一个32位的存储单元，31~24位表示错误等级，23~16位表示错误码标志，15~8位代表错误码所属模块，7~0位表示错误码序号，如下

    例如：

    平台差异性

    无。

    • 两个任务不能对同一把互斥锁加锁。如果某任务对已被持有的互斥锁加锁，则该任务会被挂起，直到持有该锁的任务对互斥锁解锁，才能执行对这把互斥锁的加锁操作。

    • Huawei LiteOS作为实时操作系统需要保证任务调度的实时性，尽量避免任务的长时间阻塞，因此在获得互斥锁之后，应该尽快释放互斥锁。

    • 持有互斥锁的过程中，不得再调用LOS_TaskPriSet等接口更改持有互斥锁任务的优先级。

    实例描述

    本实例实现如下流程。

    1. 任务Example_TaskEntry创建一个互斥锁，锁任务调度，创建两个任务Example_MutexTask1、Example_MutexTask2,Example_MutexTask2优先级高于Example_MutexTask1，解锁任务调度。

    2. Example_MutexTask2被调度，永久申请互斥锁，然后任务休眠100Tick，Example_MutexTask2挂起，Example_MutexTask1被唤醒。

    3. Example_MutexTask1申请互斥锁，等待时间为10Tick，因互斥锁仍被Example_MutexTask2持有，Example_MutexTask1挂起，10Tick后未拿到互斥锁，Example_MutexTask1被唤醒，试图以永久等待申请互斥锁，Example_MutexTask1挂起。

    4. 100Tick后Example_MutexTask2唤醒， 释放互斥锁后，Example_MutexTask1被调度运行，最后释放互斥锁。

    5. Example_MutexTask1执行完，300Tick后任务Example_TaskEntry被调度运行，删除互斥锁。

    编程示例

    前提条件：

    • 在los_config.h中，将LOSCFG_BASE_IPC_MUX配置项打开。

    • 配好LOSCFG_BASE_IPC_MUX_LIMIT最大的互斥锁个数。

    代码实现如下：

    结果验证