FreeRTOS: म्यूटेक्स और महत्वपूर्ण खंड

नमस्ते यह FreeRTOS बहु-थ्रेडेड वातावरण पर अंतिम लेख है जिसमें मैं म्यूटेक्स और महत्वपूर्ण खंडों के बारे में बात करूंगा।
पिछले भागों के लिंक:

• FreeRTOS: परिचय।
• FreeRTOS: इंटरप्रोसेस संचार।

Mutexes।

ऐसी स्थिति पर विचार करें जिसमें किसी संसाधन (पोर्ट, मेमोरी एरिया, कुछ वैरिएबल) तक साझा पहुंच होना आवश्यक है और यहां तक ​​कि एक यूनिट में केवल एक ही कार्य इस संसाधन तक पहुंच सकता है, जबकि बाकी कार्य जो एक्सेस करना चाहते हैं संसाधन को लाइन में इंतजार करना होगा।
बचाव के लिए एक विशेष प्रकार का सेमाफोर आता है - म्यूटेक्स (म्यूटेक्स)। यह अमूर्त एक प्रकार का टोकन है, जिसके होने पर, कार्य की संसाधन तक पहुंच हो सकती है, और जिसे संसाधन के साथ काम के अंत में वापस किया जाना चाहिए, और केवल उस कार्य को लिया गया जो "टोकन" वापस कर सकता है।
निम्नलिखित चित्र इस तर्क का वर्णन करते हैं:

चित्र 1 प्रारंभिक स्थिति 3 कार्य हैं जो संसाधन तक पहुंचना चाहते हैं।

चित्र 2 टास्क बी - "टोकन" (म्यूटेक्स) लिया।

चित्र 3 टास्क बी संसाधन तक पहुँच प्राप्त करता है और इसके लिए आवश्यक कार्यों को पूरा करता है।

चित्र 4 कार्य पूरा होने के बाद, टास्क बी टोकन लौटाता है और परिणामस्वरूप अन्य कार्य संसाधन तक पहुँच प्राप्त कर सकते हैं।
म्यूटेक्स बनाने के लिए, एक विशेष एपीआई फ़ंक्शन का उपयोग किया जाता है:

xSemaphoreHandle xSemaphoreCreateMutex( void ); 

यदि पर्याप्त स्मृति नहीं है, तो बनाया म्यूटेक्स, या NULL लौटाता है।
निम्नलिखित कोड म्यूटेक्स के साथ काम करने के लिए तंत्र को दर्शाता है:

  if( xSemaphoreTake( xMutex, portMAX_DELAY ) == pdTRUE ) { //      . //  "". xSemaphoreGive( xMutex ); } 

महत्वपूर्ण खंड।

क्या होगा, यदि आपके कोड के तर्क के दौरान, कोड के एक छोटे खंड की आवश्यकता होती है, जिसके निष्पादन को किसी अन्य कार्य पर स्विच करके बाधित नहीं किया जाना चाहिए (ऐसे अनुभाग का एक उदाहरण पोर्ट में एक मूल्य की रिकॉर्डिंग है)। इसके लिए, FreeRTOS विशेष मैक्रो का उपयोग करता है:

 taskENTER_CRITICAL(); { //    ,      . } taskEXIT_CRITICAL(); 

कोड के इस खंड के निष्पादन के दौरान, संदर्भ स्विच नहीं किया जा सकता है (यानी, किसी अन्य कार्य पर स्विच करना), लेकिन नेस्टेड व्यवधान के लिए समर्थन के साथ FreeRTOS के संस्करणों पर रुकावटें आ सकती हैं, लेकिन सभी नहीं, लेकिन केवल उन्हीं के साथ जो प्राथमिकता से अधिक हैं, जो MMM_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY निरंतरता से अधिक हैं।

महत्वपूर्ण खंडों के निर्माण के लिए एक और दृष्टिकोण अनुसूचक को निलंबित करना है। एकमात्र अंतर यह है कि मैक्रोज़ पर निर्मित महत्वपूर्ण खंड, अन्य कार्यों और व्यवधानों को साझा करने से कोड के निष्पादित अनुभाग की सुरक्षा करता है, और महत्वपूर्ण अनुभाग, अनुसूचक के निलंबन पर बनाया गया है, केवल अन्य कार्यों से।
ऐसा करने के लिए, 2 API फ़ंक्शन का उपयोग करें:

 void vTaskSuspendAll(); { //   . } portBASE_TYPE xTaskResumeAll(); 

इस स्थिति में, फ़ंक्शन xTaskResumeAll () द्वारा लौटाया गया मान ; taskYIELD () का उपयोग करके मजबूर संदर्भ स्विच करने की आवश्यकता को इंगित करता है ;

प्राथमिकताओं का उलटा और मृत अंत।

पिछले लेख में, मैंने प्राथमिक रूप से गेटकीपर कार्य का उल्लेख प्राथमिकताओं को बदलने और एक मृत अंत तक कार्य प्राप्त करने की समस्या के समाधान के रूप में किया था। यहां मैं अधिक विस्तार से वर्णन करना चाहूंगा कि यह क्या है।

प्राथमिकता उलटा एक ऐसी स्थिति है जिसमें टास्क बी की तुलना में टास्क ए की उच्च प्राथमिकता है, क्योंकि इसके काम को पूरा करने की उम्मीद है वह टोकन (म्यूटेक्स) पर कब्जा करने वाले पहले व्यक्ति थे।

गतिरोध - एक ऐसी स्थिति जिसमें 2 कार्य एक दूसरे की प्रतीक्षा कर रहे हैं क्योंकि प्रत्येक को दूसरे को "टोकन" देना होगा। एक उदाहरण के लिए:

1. टास्क ए "काउंटर" एक्स को निष्पादित और कैप्चर करता है।
2. टास्क ए निष्पादन टास्क बी द्वारा बाधित है।
3. टास्क बी "काउंटर" एक्स को कैप्चर करता है, "काउंटर" एक्स पर कब्जा करने की कोशिश करने से पहले, जिसे अब टास्क ए द्वारा उपयोग किया जाता है, परिणामस्वरूप, टास्क बी टास्क ए की उम्मीद में गिर जाता है।
4. टास्क ए को चलाना जारी है, और "टोकन" वाई पर कब्जा करना चाहता है, जिसका उपयोग टास्क बी द्वारा किया जाता है और परिणामस्वरूप प्रतीक्षा में भी गिर जाता है।

"मृत सिरों" से बचने के लिए यह आवश्यक है कि सभी कार्यों को एक निश्चित क्रम में "टोकन" मिले, उदाहरण के लिए, कार्य ए पहले, फिर बी, आदि।

शायद यह सब, भविष्य में लेखों को समायोजित करने और उन्हें संदर्भित करने के लिए पूरे चक्र में सुधार सुनना दिलचस्प होगा।
आगे के अध्ययन के लिए, मैं सबसे पहले मूल मैनुअल "फ्रीआरटीओएस वास्तविक समय कर्नेल का उपयोग करना" पढ़ने की सलाह दूंगा, जिसमें से जानकारी लेख लिखने के लिए उपयोग की गई थी, साथ ही आधिकारिक वेबसाइट पर प्रलेखन भी।