I2C子系統(tǒng)優(yōu)先級翻轉(zhuǎn)與優(yōu)先級繼承

優(yōu)先級翻轉(zhuǎn)與優(yōu)先級繼承

優(yōu)先級翻轉(zhuǎn)在可剝奪內(nèi)核中是非常常見的，例子如下（H:High、M：Middle、L：Low）

任務(wù) H 和任務(wù) M 處于掛起狀態(tài)，等待某一事件的發(fā)生，任務(wù) L 正在運行。

某一時刻任務(wù) L 想要訪問共享資源，在此之前它必須先獲得對應(yīng)該資源的信號量。

任務(wù) L 獲得信號量并開始使用該共享資源。

由于任務(wù) H 優(yōu)先級高，它等待的事件發(fā)生后便剝奪了任務(wù) L 的 CPU 使用權(quán)。

任務(wù) H 開始運行。

任務(wù) H 運行過程中也要使用任務(wù) L 正在使用著的資源，由于該資源的信號量還被任務(wù)L 占用著，任務(wù) H 只能進入掛起狀態(tài)，等待任務(wù) L
釋放該信號量。

任務(wù) L 繼續(xù)運行。

由于任務(wù) M 的優(yōu)先級高于任務(wù) L，當任務(wù) M 等待的事件發(fā)生后，任務(wù) M 剝奪了任務(wù)L 的 CPU 使用權(quán)。

任務(wù) M 處理該處理的事。

任務(wù) M 執(zhí)行完畢后，將 CPU 使用權(quán)歸還給任務(wù) L。

任務(wù) L 繼續(xù)運行。

最終任務(wù) L 完成所有的工作并釋放了信號量，到此為止，由于實時內(nèi)核知道有個高優(yōu)先級的任務(wù)在等待這個信號量，故內(nèi)核做任務(wù)切換。

任務(wù) H 得到該信號量并接著運行。

在這種情況下，任務(wù) H 的優(yōu)先級實際上降到了任務(wù) L 的優(yōu)先級水平。因為任務(wù) H 要一直等待直到任務(wù) L 釋放其占用的那個共享資源。由于任務(wù) M剝奪了任務(wù) L 的 CPU 使用權(quán)，使得任務(wù) H 的情況更加惡化，這樣就相當于任務(wù) M 的優(yōu)先級高于任務(wù) H，導致優(yōu)先級翻轉(zhuǎn)。

Linux 用 rt_mutex 來解決該問題，rt_mutex 是帶優(yōu)先級繼承的互斥鎖。

當一個 rt_mutex 正在被一個低優(yōu)先級的任務(wù)使用，而此時有個高優(yōu)先級的任務(wù)也嘗試獲取這個 rt_mutex的話就會被阻塞。不過這個高優(yōu)先級的任務(wù)會將低優(yōu)先級任務(wù)的優(yōu)先級提升到與自己相同的優(yōu)先級，這就是優(yōu)先級繼承。優(yōu)先級繼承盡可能的降低了高優(yōu)先級任務(wù)處于阻塞態(tài)的時間，并且將已經(jīng)出現(xiàn)的“優(yōu)先級翻轉(zhuǎn)”的影響降到最低。

優(yōu)先級繼承并不能完全的消除優(yōu)先級翻轉(zhuǎn)，它只是盡可能的降低優(yōu)先級翻轉(zhuǎn)帶來的影響。

rt_mutex 不能用于中斷服務(wù)函數(shù)中，原因如下：

rt_mutex 有優(yōu)先級繼承的機制，所以只能用在任務(wù)中，不能用于中斷服務(wù)函數(shù)。

中斷服務(wù)函數(shù)中不能因為要等待 rt_mutex 而設(shè)置阻塞時間進入阻塞態(tài)。

在 i2c_transfer 調(diào)用 __i2c_transfer 之前，就加了 rt_mutex，保證 I2C 傳輸盡快執(zhí)行。