Linux RT_MUTEX 图文详解释

优先级反转：

• 低优先级任务 C 首先持锁；

• 高优先级任务 A 之后也试图持锁，但是锁被 C 占用，所以 A 持锁失败；

• 在 C 执行过程中，中等优先级任务 B 被唤醒，抢占了任务 C 的执行；

此后如果任务B一直无耻的占用CPU，则C就一直得不到运行，C得不到运行就无法释放锁导致最高优先级任务A也无法被运行。

通过优先级继承，当任务 A 持锁失败时，锁的 owner task（任务 C）临时的把优先级上升至和任务 A 一样的优先级，在释放锁时，将优先级进行恢复。

实现逻辑：

要实现优先级继承，内核需要维护一条 PI Chain，保存进程持有锁和等待锁的依赖关系。PI Chain 是一个树形结构：

• 一个 task 可能持有 N 个 rt_mutex；

• 每个 rt_mutex 只能被一个 task 持有；

• 一个 rt_mutex 可能让 M 个 task 挂起；

• 每个 task 只会挂起在一个 rt_mutex 上；

• task 通过 pi_waiter 可以遍历到它持有的每个 rt_mutex 上挂起的最高优先级的 task（top_waiter)。

一个复杂的场景如下：

根据上述场景，则 PI Chain 如下：

上述例子中一共有 5 个 PI Chain：

• Task D->Lock 2->Task B->Lock 1->Task A;

• Task E->Lock 2->Task B->Lock 1->Task A;

• Task F->Lock 3->Task B->Lock 1->Task A;

• Task G->Lock 3->Task B->Lock 1->Task A;

• Task C->Lock 1->Task A;

为了维护优先级关系，处于 PI Chain 中右端任务的优先级必须大于等于 PI Chain 中左端的任务们；

比如上述例子中：Task A 的优先级必须大于 Task B/C/D/E/F/G，Task B 的任务优先级必须大于 Task D/E/F/G；

上述例子使用链表实现的，目前的Linux代码中采用红黑树的方式组织rt_mutex_waiter，实现逻辑是一样的：