在很多操作系统的书上,其实互斥和同步是放在一起进行介绍的。互斥,比较简单,就是对某一份资源或者几份资源进行抢占获取。而同步是什么意思呢,就是某一个线程等待另外一个线程的通知,只有收到了通知,它才会去干某些事情。
通常情况下,如果是抢占的话,那么两个人使用的必须是同一个锁,而同步的话,则需要好几个锁,因为一般情况下大家等待的东西都是不一样的,所以好几个锁是不可避免的。那么,有没有什么办法,可以用一个锁实现几个事情的并发和同步呢?这就是我们今天所要说的事件。可以从一个例子说明一下。
比方说,我们现在打算进行八宝饭的烹饪。那么,在此之前需要进行各个辅料的准备工作,等到这些辅料都准备好了,就可以开始煮八宝饭了。因为辅料之间是相互独立的,所以完全可以分开独立完成,而在所有辅料都没有完成之前,我们只能等待。等到材料全部准备好,我们就可以开始烹饪的工作了。当然,在烹饪的时候,我们又可以准备进行下一轮工作了,也就是说进行下一次八宝饭的辅料准备。在这个地方,辅料的准备是由各个子线程完成的,而煮饭这个工作是主线程完成的,主线程和子线程之间就是通过事件进行沟通的。主线程需要知道当前各个材料准备好了没,而子线程需要知道八宝饭烧好了没,是不是该进行下一轮辅料的准备了。这个中间就存在一个同步的问题了。
如果大家对之前的信号量还有印象的话,当初我们是用count来表示资源的个数。而今天,我们用flags来表示事件状态,而其中的bit则表示了一个一个具体的事件。只不过有的线程在等待多个事件,而有的线程在等待一个事件,有的线程在获取事件后bit位立即清除,有的线程在获取事件后继续留存。
所以下面,我们就看看raw-os上面的事件是怎么设计的。当然,我们首先看到的还是关于事件的基本数据结构
typedef struct RAW_EVENT { RAW_COMMON_BLOCK_OBJECT common_block_obj; RAW_U32 flags; } RAW_EVENT; |
这和我们之前介绍的没什么不一样,就是通用结构加上flag标志。关于事件的基本处理函数也不复杂,主要就是创建、申请、设置和删除四个基本操作。我们来看看每一步分别是怎么实现的,首先介绍的还是事件的创建过程
RAW_U16 raw_event_create(RAW_EVENT *event_ptr, RAW_U8 *name_ptr, RAW_U32 flags_init) { #if (RAW_EVENT_FUNCTION_CHECK > 0) if (event_ptr == 0) { return RAW_NULL_OBJECT; } #endif /*Init the list*/ list_init(&event_ptr->common_block_obj.block_list); event_ptr->common_block_obj.block_way = 0; event_ptr->common_block_obj.name = name_ptr; event_ptr->flags = flags_init ; return RAW_SUCCESS; } |
看了代码,相信要说的部分不是很多,关键就是flags的赋值部分,其他的都和信号量差不太多。这里的flags代表了某一个起始状态,也就是说当前可以干什么事情、满足哪些条件等等。下面,我们继续看事件的获取函数,稍微复杂一些
RAW_U16 raw_event_get(RAW_EVENT *event_ptr, RAW_U32 requested_flags, RAW_U8 get_option, RAW_U32 wait_option) { RAW_U16 error_status; RAW_U8 status; RAW_SR_ALLOC(); #if (RAW_EVENT_FUNCTION_CHECK > 0) if (raw_int_nesting) { return RAW_NOT_CALLED_BY_ISR; } if ((get_option != RAW_AND) && (get_option != RAW_OR) && (get_option != RAW_AND_CLEAR) && (get_option != RAW_OR_CLEAR)) { return RAW_NO_THIS_OPTION; } #endif RAW_CRITICAL_ENTER(); /*if option is and flag*/ if (get_option & RAW_FLAGS_AND_MASK) { if ((event_ptr->flags & requested_flags) == requested_flags) { status = RAW_TRUE; } else { status = RAW_FALSE; } } /*if option is or flag*/ else { if (event_ptr->flags & requested_flags) { status = RAW_TRUE; } else { status = RAW_FALSE; } } if (status) { /*does it need to clear the flags*/ if (get_option & RAW_FLAGS_CLEAR_MASK) { event_ptr->flags &= ~requested_flags; } RAW_CRITICAL_EXIT(); return RAW_SUCCESS; } /*Cann't get event, and return immediately if wait_option is RAW_NO_WAIT*/ if (wait_option == RAW_NO_WAIT) { RAW_CRITICAL_EXIT(); return RAW_NO_PEND_WAIT; } /*system is locked so task can not be blocked just return immediately*/ if (raw_sched_lock) { RAW_CRITICAL_EXIT(); return RAW_SCHED_DISABLE; } /*Remember the passed information*/ raw_task_active->raw_suspend_option = get_option; raw_task_active->raw_suspend_flags = requested_flags; raw_pend_object(&event_ptr->common_block_obj, raw_task_active, wait_option); RAW_CRITICAL_EXIT(); raw_sched(); RAW_CRITICAL_ENTER(); /*does it need to clear the flags*/ if (get_option & RAW_FLAGS_CLEAR_MASK) { event_ptr->flags &= ~requested_flags; } RAW_CRITICAL_EXIT(); /*So the task is waked up, need know which reason cause wake up.*/ error_status = block_state_post_process(raw_task_active, 0); return error_status; } |
注意,这里事件和其他get函数的最大差别就是,函数多了一个get_option,它表示当前是同时申请多个事件还是多个事件中的一个事件,申请后是否需要进行clear置位等等,我们不妨看看具体细节,
(1)判断函数是否在中断中;
(2)判断get_option是否合法;
(3)判断是否存在可以获取的事件,and或者是or;
(4)如果事件可以获取,那么再判断是否需要置位操作,函数返回;
(5)判断是否愿意等待,否则返回;
(6)判断是否禁止调度,是则返回;
(7)将自己pend到等待队列中;
(8)调用公共调度函数转到其他线程继续运行;
(9)当前线程重新得到运行的机会,根据选项清除标志位,函数返回。
看完了事件的申请,下面就可以看看事件的设置函数了
RAW_U16 raw_event_set(RAW_EVENT *event_ptr, RAW_U32 flags_to_set, RAW_U8 set_option) |
从函数上也看得出来,这里有一个set_option的选项,主要是为了供调用者选择是进行and设置还是or设置,细节如下所示,
(1)判断参数合法性;
(2)判断set_option合法性;
(3)如果选项为and,在设置完flags之后函数返回;
(4)设置flags标志位,开始遍历每一个等待线程;
(5)如果存在合适的线程,不管是等待多个事件还是一个事件,都将它们唤醒,设置重新调度标志;
(6)如果重新调度标志为1,调用系统调度函数切换到其他线程运行;
(7)当前线程再次获取到运行的机会,函数返回。
转眼之间,我们就到了事件的删除过程了。其实事件的删除非常简单,它就是把所有的等待线程唤醒,就这么简单,不知道我说清楚了没?当然了,这中间可能会有高优先级的线程被加入到ready队列里面,所以重新schedule一下也是很有必要的。
RAW_U16 raw_event_delete(RAW_EVENT *event_ptr) { LIST *block_list_head; RAW_SR_ALLOC(); #if (RAW_EVENT_FUNCTION_CHECK > 0) if (event_ptr == 0) { return RAW_NULL_OBJECT; } #endif block_list_head = &event_ptr->common_block_obj.block_list; RAW_CRITICAL_ENTER(); /*All task blocked on this queue is waken up until list is empty*/ while (!is_list_empty(block_list_head)) { delete_pend_obj(list_entry(block_list_head->next, RAW_TASK_OBJ, task_list)); } event_ptr->flags = 0; RAW_CRITICAL_EXIT(); raw_sched(); return RAW_SUCCESS; } |