kernel_uniproton/doc/design/sem.md

信号量介绍

信号量（Semaphore）常用于协助一组互相竞争的任务来访问临界资源，在需要互斥的场合作为临界资源计数使用。

信号量对象具有一个内部计数器。它支持两种操作：申请（Pend）和释放（Post）。

• 任务执行Pend操作会等待指定的信号量，若其计数器值大于0，则计数器值直接减1，返回成功。否则任务阻塞，等待其他线程释放该信号量，等待的容忍时间可设定。
• 任务执行Post操作会释放指定的信号量，若没有其它任务等待该信号量，则直接将计数器加1，返回成功。否则如有任务阻塞，根据不同情况唤醒：
  1. FIFO唤醒方式：SEM_MODE_FIFO，默认信号量唤醒方式，这种唤醒方式会唤醒最早阻塞于该信号量上的任务。
  2. 优先级唤醒方式：SEM_MODE_PRIOR，核内信号量支持的唤醒方式，创建时指定，这种唤醒方式会唤醒阻塞于该信号量上的最高优先级的任务。

通常一个信号量的计数器值对应有效的资源数，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：

• 为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。
• 为正值，表示当前有一个或多个可供Pend的信号量计数。

运作机制

信号量是结合任务使用的，可以用作任务访问的临界资源的标识，通过信号量的Pend/Post 操作完成临界资源之间的互斥。

Pend操作原理

1. Pend操作后系统会判断信号量计数是否大于0，大于0则减1后返回操作成功，否则该任务进入阻塞态。进入阻塞态后系统将继续执行就绪任务队列中优先级最高的任务。
2. 任务进入阻塞态后，会等待信号量的释放，如果等待超时，则返回Pend操作失败。如果等待到信号量释放则返回操作成功。

Post操作原理

1. Post操作判断是否有任务阻塞于指定信号量，若没有，则对信号量计数加1直接返回，否则根据唤醒方式唤醒阻塞在该信号量的相应阻塞任务。若为FIFO方式，则唤醒最先阻塞的任务；若为优先级方式，则唤醒阻塞在此信号量的最高优先级任务。

注意事项

• 目前，系统中运行的线程有硬中断和任务。对于信号量的P/V操作，在带有容忍时间的P操作过程中，如果P不到信号量，即会使自身阻塞于该信号量。硬中断不允许出现挂起和阻塞的状态，因此硬中断线程中不允许pend信号量。
• 等待互斥信号量的任务在等待超时后可能不会立刻得到运行。
• 不能在IDLE任务中等待信号量。

具体使用流程

使用UniProton提供的信号量功能，要先创建信号量，然后申请信号量，临界资源使用完后，释放信号量，最后删除该信号量。