多任务的死锁问题
文章目录
- 1 多任务的死锁问题
- 1.1 死锁示例
- 1.2 死锁的概念
- 1.3 应对死锁
1 多任务的死锁问题
1.1 死锁示例
代码如下：
/**
* @brief tOS应用示例
* @details
* @author 01课堂 李述铜 http://01ketang.cc
* @date 2017-06-01
* @version 1.0
* @copyright 版权所有，禁止用于商业用途
*/
#include "tinyOS.h"
#include "app.h"
#include "hal.h"
static tTask task1; // 任务1结构
static tTask task2; // 任务2结构
static tTask task3; // 任务3结构
static tTask task4; // 任务4结构
static tTaskStack task1Env[TASK1_ENV_SIZE]; // 任务1的堆栈空间
static tTaskStack task2Env[TASK2_ENV_SIZE]; // 任务2的堆栈空间
static tTaskStack task3Env[TASK3_ENV_SIZE]; // 任务3的堆栈空间
static tTaskStack task4Env[TASK4_ENV_SIZE]; // 任务4的堆栈空间
int task1Flag; // 用于指示任务运行状态的标志变量
int task2Flag; // 用于指示任务运行状态的标志变量
int task3Flag; // 用于指示任务运行状态的标志变量
int task4Flag; // 用于指示任务运行状态的标志变量
static tMutex mutexA;
static tMutex mutexB;
/**
* 任务的运行代码
* @param param 任务初始运行参数
*/
void task1Entry (void *param) {
for (;;) {
tMutexWait(&mutexA, 0);
interruptByOtherTask(); // 中间可能运行了很多代码，被打断
tMutexWait(&mutexB, 0);
task1Flag = 1;
tTaskDelay(1);
task1Flag = 0;
tTaskDelay(1);
tMutexNotify(&mutexB);
tMutexNotify(&mutexA);
task1Flag = 1;
tTaskDelay(1);
task1Flag = 0;
tTaskDelay(1);
}
}
/**
* 任务的运行代码
* @param param 任务初始运行参数
*/
void task2Entry (void *param) {
for (;;) {
tMutexWait(&mutexB, 0);
interruptByOtherTask(); // 中间可能运行了很多代码，被打断
tMutexWait(&mutexA, 0);
task2Flag = 1;
tTaskDelay(1);
task2Flag = 0;
tTaskDelay(1);
tMutexNotify(&mutexA);
tMutexNotify(&mutexB);
task2Flag = 1;
tTaskDelay(1);
task2Flag = 0;
tTaskDelay(1);
}
}
/**
* 任务的运行代码
* @param param 任务初始运行参数
*/
void task3Entry (void *param) {
for (;;) {
task3Flag = 1;
tTaskDelay(1);
task3Flag = 0;
tTaskDelay(1);
}
}
/**
* 任务的运行代码
* @param param 任务初始运行参数
*/
void task4Entry (void *param) {
for (;;) {
task4Flag = 1;
tTaskDelay(1);
task4Flag = 0;
tTaskDelay(1);
}
}
/**
* App的初始化
*/
void tInitApp (void) {
halInit();
tMutexInit(&mutexA);
tMutexInit(&mutexB);
tTaskInit(&task1, task1Entry, (void *) 0x0, TASK1_PRIO, task1Env, sizeof(task1Env));
tTaskInit(&task2, task2Entry, (void *) 0x0, TASK2_PRIO, task2Env, sizeof(task2Env));
tTaskInit(&task3, task3Entry, (void *) 0x0, TASK3_PRIO, task3Env, sizeof(task3Env));
tTaskInit(&task4, task4Entry, (void *) 0x0, TASK4_PRIO, task4Env, sizeof(task4Env));
}
1.2 死锁的概念
两个或两个以上的任务在执行过程中，由于竞争资源或者由于彼此通信而造成的一种阻塞的现象，若无外力作用，它们都将无法推进下去。此时称系统处于死锁状态或系统产生了死锁，这些永远在互相等待的进程称为死锁进程。
死锁产生条件：
以上几个条件，其中互斥、非剥夺一般是我们所用RTOS默认支持，其余条件则由实际应用、程序员编写方式决定。
1.3 应对死锁
预防死锁：
为了避免死锁产生影响整个系统的运行，有三种方式：
- 预防：破坏产生的几个条件，容易直观。
- 避免：分配资源前检查，如发生死锁则不分配，避免死锁。
- 检测和恢复：按一定的策略检测是否有死锁，然后恢复。
以上几种方式，对我们所用的RTOS而言，一般只能做到预防。而具体的预防措施，其原理在于打破死锁产生的几个条件。根据前面的死锁条件，我们只能对控制"请求保持"、“循环等待” 这两个条件施加影响。
具体解决：
- 一性全部分配资源，尽可能避免请求和等待。借助等待资源的超时机制，中间虽有可能发生死锁，但由于超时释放了已申请的资源，避免了超时等待。
/**
* @brief tOS应用示例
* @details
* @author 01课堂 李述铜 http://01ketang.cc
* @date 2017-06-01
* @version 1.0
* @copyright 版权所有，禁止用于商业用途
*/
#include "tinyOS.h"
#include "app.h"
#include "hal.h"
static tTask task1; // 任务1结构
static tTask task2; // 任务2结构
static tTask task3; // 任务3结构
static tTask task4; // 任务4结构
static tTaskStack task1Env[TASK1_ENV_SIZE]; // 任务1的堆栈空间
static tTaskStack task2Env[TASK2_ENV_SIZE]; // 任务2的堆栈空间
static tTaskStack task3Env[TASK3_ENV_SIZE]; // 任务3的堆栈空间
static tTaskStack task4Env[TASK4_ENV_SIZE]; // 任务4的堆栈空间
int task1Flag; // 用于指示任务运行状态的标志变量
int task2Flag; // 用于指示任务运行状态的标志变量
int task3Flag; // 用于指示任务运行状态的标志变量
int task4Flag; // 用于指示任务运行状态的标志变量
static tMutex mutexA;
static tMutex mutexB;
/**
* 任务的运行代码
* @param param 任务初始运行参数
*/
void task1Entry (void *param) {
for (;;) {
do {
int error = 0;
tMutexWait(&mutexA, 0);
interruptByOtherTask(); // 中间可能运行了很多代码，被打断
error = tMutexWait(&mutexB, 10);
if (error == tErrorNoError) {
break;
}
tMutexNotify(&mutexA);
} while (1);
task1Flag = 1;
tTaskDelay(1);
task1Flag = 0;
tTaskDelay(1);
tMutexNotify(&mutexB);
tMutexNotify(&mutexA);
task1Flag = 1;
tTaskDelay(1);
task1Flag = 0;
tTaskDelay(1);
}
}
/**
* 任务的运行代码
* @param param 任务初始运行参数
*/
void task2Entry (void *param) {
for (;;) {
tMutexWait(&mutexB, 0);
interruptByOtherTask(); // 中间可能运行了很多代码，被打断
tMutexWait(&mutexA, 0);
task2Flag = 1;
tTaskDelay(1);
task2Flag = 0;
tTaskDelay(1);
tMutexNotify(&mutexA);
tMutexNotify(&mutexB);
task2Flag = 1;
tTaskDelay(1);
task2Flag = 0;
tTaskDelay(1);
}
}
/**
* 任务的运行代码
* @param param 任务初始运行参数
*/
void task3Entry (void *param) {
for (;;) {
task3Flag = 1;
tTaskDelay(1);
task3Flag = 0;
tTaskDelay(1);
}
}
/**
* 任务的运行代码
* @param param 任务初始运行参数
*/
void task4Entry (void *param) {
for (;;) {
task4Flag = 1;
tTaskDelay(1);
task4Flag = 0;
tTaskDelay(1);
}
}
/**
* App的初始化
*/
void tInitApp (void) {
halInit();
tMutexInit(&mutexA);
tMutexInit(&mutexB);
tTaskInit(&task1, task1Entry, (void *) 0x0, TASK1_PRIO, task1Env, sizeof(task1Env));
tTaskInit(&task2, task2Entry, (void *) 0x0, TASK2_PRIO, task2Env, sizeof(task2Env));
tTaskInit(&task3, task3Entry, (void *) 0x0, TASK3_PRIO, task3Env, sizeof(task3Env));
tTaskInit(&task4, task4Entry, (void *) 0x0, TASK4_PRIO, task4Env, sizeof(task4Env));
}
- 调整资源申请顺序：避免出现循环等待。
/**
* @brief tOS应用示例
* @details
* @author 01课堂 李述铜 http://01ketang.cc
* @date 2017-06-01
* @version 1.0
* @copyright 版权所有，禁止用于商业用途
*/
#include "tinyOS.h"
#include "app.h"
#include "hal.h"
static tTask task1; // 任务1结构
static tTask task2; // 任务2结构
static tTask task3; // 任务3结构
static tTask task4; // 任务4结构
static tTaskStack task1Env[TASK1_ENV_SIZE]; // 任务1的堆栈空间
static tTaskStack task2Env[TASK2_ENV_SIZE]; // 任务2的堆栈空间
static tTaskStack task3Env[TASK3_ENV_SIZE]; // 任务3的堆栈空间
static tTaskStack task4Env[TASK4_ENV_SIZE]; // 任务4的堆栈空间
int task1Flag; // 用于指示任务运行状态的标志变量
int task2Flag; // 用于指示任务运行状态的标志变量
int task3Flag; // 用于指示任务运行状态的标志变量
int task4Flag; // 用于指示任务运行状态的标志变量
static tMutex mutexA;
static tMutex mutexB;
/**
* 任务的运行代码
* @param param 任务初始运行参数
*/
void task1Entry (void *param) {
for (;;) {
tMutexWait(&mutexA, 0);
interruptByOtherTask(); // 中间可能运行了很多代码，被打断
tMutexWait(&mutexB, 0);
task1Flag = 1;
tTaskDelay(1);
task1Flag = 0;
tTaskDelay(1);
tMutexNotify(&mutexB);
tMutexNotify(&mutexA);
task1Flag = 1;
tTaskDelay(1);
task1Flag = 0;
tTaskDelay(1);
}
}
/**
* 任务的运行代码
* @param param 任务初始运行参数
*/
void task2Entry (void *param) {
for (;;) {
tMutexWait(&mutexA, 0);
interruptByOtherTask(); // 中间可能运行了很多代码，被打断
tMutexWait(&mutexB, 0);
task2Flag = 1;
tTaskDelay(1);
task2Flag = 0;
tTaskDelay(1);
tMutexNotify(&mutexB);
tMutexNotify(&mutexA);
task2Flag = 1;
tTaskDelay(1);
task2Flag = 0;
tTaskDelay(1);
}
}
/**
* 任务的运行代码
* @param param 任务初始运行参数
*/
void task3Entry (void *param) {
for (;;) {
task3Flag = 1;
tTaskDelay(1);
task3Flag = 0;
tTaskDelay(1);
}
}
/**
* 任务的运行代码
* @param param 任务初始运行参数
*/
void task4Entry (void *param) {
for (;;) {
task4Flag = 1;
tTaskDelay(1);
task4Flag = 0;
tTaskDelay(1);
}
}
/**
* App的初始化
*/
void tInitApp (void) {
halInit();
tMutexInit(&mutexA);
tMutexInit(&mutexB);
tTaskInit(&task1, task1Entry, (void *) 0x0, TASK1_PRIO, task1Env, sizeof(task1Env));
tTaskInit(&task2, task2Entry, (void *) 0x0, TASK2_PRIO, task2Env, sizeof(task2Env));
tTaskInit(&task3, task3Entry, (void *) 0x0, TASK3_PRIO, task3Env, sizeof(task3Env));
tTaskInit(&task4, task4Entry, (void *) 0x0, TASK4_PRIO, task4Env, sizeof(task4Env));
}
参考资料：
- 手把手教你学用嵌入式操作系统