第4章第7节 二进制信号量（三）

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原创最新推荐文章于 2026-03-25 15:13:24 发布 647 阅读 AI 写同款· GEO 优化 ›

Linux下从信号量看线程调度时间前几天写了一篇文章关于Linux下进程调度时间的，本意是想测试下实时性能的，包括中断响应时间等等，这个可能需要借助于硬件发出终端来测试，那片文章是讲的是通过发送信号给另一个进程，然后测量发送信号到进入信号处理程序之间的时间信号只是针对进程来说的，今天讲的主要是通过信号量semaphore来测试一下线程间切换的时间首先看下基础知识： 1. 阅读详情

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图53列出了多个不同状态的任务与这些调度表之间的关系，任务1被信号量sem1阻塞，处于非永久pend态，strDelayQue结构中的strQueHead节点被挂接到delay表，strTcbQue结构中的strQueHead节点被挂接到sem1表，pstrSem指针指向sem1。任务2处于ready态，strTcbQue结构中的strQueHead节点被挂接到ready表。任务3处于非永久delay态，strDelayQue结构中的strQueHead节点被挂接到delay表。任务4被信号量sem1阻塞，处于永久pend态，strTcbQue结构中的strQueHead节点被挂接到sem1表，pstrSem指针指向sem1。任务5被信号量sem2阻塞，处于非永久pend态，strDelayQue结构中的strQueHead节点被挂接到delay表，strTcbQue结构中的strQueHead节点被挂接到sem2表，pstrSem指针指向sem2。任务6处于永久delay态，不与任何调度表有关系。

图 53 TCB与各种调度表的关系

以上是本节新增加的内容，本节使用了4个验证任务TEST_TestTask1~TEST_TestTask4，它们的优先级分别为6，2，4，5，还有2个信号量gstrSemSync和gstrSemMute，它们都被初始化为FIFO类型。

TEST_TestTask3和TEST_TestTask4任务在开始的前3次循环中为互斥任务，在TEST_TestTask3任务获取到gstrSemMute信号量的期间内，TEST_TestTask4任务被gstrSemMute信号量阻塞，当TEST_TestTask3任务释放gstrSemMute信号量后TEST_TestTask4任务获取到gstrSemMute信号量并开始运行，此时TEST_TestTask3任务会被gstrSemMute信号量阻塞，直到TEST_TestTask4任务再次释放gstrSemMute信号量，这两个任务如此循环3次。3次循环之后，这两个任务都被阻塞到gstrSemSync信号量，需要由TEST_TestTask1任务释放gstrSemSync信号量来触发这2个任务的运行。

TEST_TestTask1任务的前10次循环用来释放gstrSemSync信号量，触发被阻塞到这个信号量上的任务。TEST_TestTask2任务一直在获取gstrSemSync信号量，需要由TEST_TestTask1任务激活。TEST_TestTask1任务运行10次循环之后，接下来的5次循环使用MDS_SemFlush函数激活所有被阻塞到gstrSemSync信号量上的任务，5次循环之后，TEST_TestTask1任务会删除gstrSemSync信号量，另外三个任务检测到gstrSemSync信号量被删除，会退出主函数，结束任务的运行。

00021 void TEST_TestTask1(void)

00022 {

00023 U8 i;

00024

00025 i = 0;

00026

00027 while(1)

00028 {

00029 DEV_PutStrToMem((U8*)"\r\nTask1 is running ! Tick is: %d",

00030 MDS_SystemTickGet());

00031

00032 DEV_DelayMs(1500);

00033

00034 (void)MDS_TaskDelay(200);

00035

00036

00037 if(i < 10)

00038 {

00039 i++;

00040

00041 DEV_PutStrToMem((U8*)"\r\nTask1 give gstrSemSync %d! Tick is: %d",

00042 i, MDS_SystemTickGet());

00043

00044

00045 (void)MDS_SemGive(&gstrSemSync);

00046 }

00047

00048 else if(i < 15)

00049 {

00050 i++;

00051

00052 DEV_PutStrToMem((U8*)"\r\nTask1 flush gstrSemSync %d! Tick is: %d", i,

00053 MDS_SystemTickGet());

00054

00055

00056 (void)MDS_SemFlush(&gstrSemSync);

00057 }

00058

00059 else if(15 == i)

00060 {

00061 i++;

00062

00063 DEV_PutStrToMem((U8*)"\r\nTask1 delete gstrSemSync %d! Tick is: %d", i,

00064 MDS_SystemTickGet());

00065

00066

00067 (void)MDS_SemDelete(&gstrSemSync);

00068 }

00069 }

00070 }

00077 void TEST_TestTask2(void)

00078 {

00079 U8 i;

00080

00081 i = 0;

00082

00083 while(1)

00084 {

00085

00086 if(RTN_SMTKDL == MDS_SemTake(&gstrSemSync, SEMWAITFEV))

00087 {

00088 DEV_PutStrToMem((U8*)"\r\nTask2 gstrSemSync deleted! Tick is: %d",

00089 MDS_SystemTickGet());

00090

00091 return;

00092 }

00093 else

00094 {

00095 i++;

00096

00097 DEV_PutStrToMem((U8*)"\r\nTask2 take gstrSemSync %d! Tick is: %d", i,

00098 MDS_SystemTickGet());

00099

00100 DEV_DelayMs(100);

00101 }

00102 }

00103 }

00110 void TEST_TestTask3(void)

00111 {

00112 U8 i;

00113

00114 i = 0;

00115

00116 while(1)

00117 {

00118

00119 if(i < 3)

00120 {

00121 i++;

00122

00123

00124 (void)MDS_SemTake(&gstrSemMute, SEMWAITFEV);

00125

00126 DEV_PutStrToMem((U8*)"\r\nTask3 take gstrSemMute %d! Tick is: %d", i,

00127 MDS_SystemTickGet());

00128

00129 DEV_DelayMs(500);

00130

00131 (void)MDS_TaskDelay(150);

00132

00133 DEV_PutStrToMem((U8*)"\r\nTask3 give gstrSemMute %d! Tick is: %d", i,

00134 MDS_SystemTickGet());

00135

00136

00137 (void)MDS_SemGive(&gstrSemMute);

00138 }

00139 else

00140 {

00141 i++;

00142

00143

00144 if(RTN_SMTKDL == MDS_SemTake(&gstrSemSync, SEMWAITFEV))

00145 {

00146 DEV_PutStrToMem((U8*)"\r\nTask3 gstrSemSync deleted! Tick is: %d",

00147 MDS_SystemTickGet());

00148

00149 return;

00150 }

00151 else

00152 {

00153 DEV_PutStrToMem((U8*)"\r\nTask3 take gstrSemSync %d! Tick is: %d",

00154 i, MDS_SystemTickGet());

00155

00156 DEV_DelayMs(500);

00157

00158 (void)MDS_TaskDelay(150);

00159 }

00160 }

00161 }

00162 }

00169 void TEST_TestTask4(void)

00170 {

00171 U8 i;

00172

00173 i = 0;

00174

00175 while(1)

00176 {

00177

00178 if(i < 3)

00179 {

00180 i++;

00181

00182

00183 (void)MDS_SemTake(&gstrSemMute, SEMWAITFEV);

00184

00185 DEV_PutStrToMem((U8*)"\r\nTask4 take gstrSemMute %d! Tick is: %d", i,

00186 MDS_SystemTickGet());

00187

00188 DEV_DelayMs(500);

00189

00190 (void)MDS_TaskDelay(200);

00191

00192 DEV_PutStrToMem((U8*)"\r\nTask4 give gstrSemMute %d! Tick is: %d", i,

00193 MDS_SystemTickGet());

00194

00195

00196 (void)MDS_SemGive(&gstrSemMute);

00197 }

00198 else

00199 {

00200 i++;

00201

00202

00203 if(RTN_SMTKDL == MDS_SemTake(&gstrSemSync, SEMWAITFEV))

00204 {

00205 DEV_PutStrToMem((U8*)"\r\nTask4 gstrSemSync deleted! Tick is: %d",

00206 MDS_SystemTickGet());

00207

00208 return;

00209 }

00210 else

00211 {

00212 DEV_PutStrToMem((U8*)"\r\nTask4 take gstrSemSync %d! Tick is: %d",

00213 i, MDS_SystemTickGet());

00214

00215 DEV_DelayMs(500);

00216

00217 (void)MDS_TaskDelay(200);

00218 }

00219 }

00220 }

00221 }

按照这4个任务设定的循环时间和任务优先级，开始时应该会看到TEST_TestTask1任务触发TEST_TestTask2任务，同时TEST_TestTask3任务和TEST_TestTask4任务互斥运行。当TEST_TestTask3任务和TEST_TestTask4任务互斥运行3次之后，它们不再互斥运行，而是变为同TEST_TestTask2任务一样，需要由TEST_TestTask1任务激活，此时应该看到TEST_TestTask1任务会顺序激活其它3个任务。当TEST_TestTask1任务运行10个循环之后，会使用MDS_SemFlush函数同时激活所有其它3个任务，应该会看到这3个任务全部被激活运行。TEST_TestTask1任务执行MDS_SemFlush函数5次之后会删除同步信号量，其它3个任务会发现信号量被删除而退出任务。

本节运行结果截图如下：

图 54 任务获取信号量的打印信息

读者可以访问http://blog.sina.com.cn/ifreecoding网站下载视频，观看全部数据的打印过程，从打印数据可以看到实际输出结果与我们的设计是一致的。

使用工具软件解析本节任务切换过程的数据，结果如下图所示：

图 55 4.7节任务切换过程图

为了对比二进制信号量FIFO和PRIO属性的区别，我们将gstrSemSync信号量由FIFO属性改为PRIO属性，重新编译运行输出结果，解析PRIO属性的输出数据，结果如图56所示：

图 56 信号量改为PRIO属性后的任务切换过程图

我们对比图55和图56可以发现中间部分有明显的区别，中间部分是由TEST_TestTask1任务释放信号量激活其它3个任务的过程。在图55中，TEST_TestTask1任务释放信号量之后，TEST_TestTask2、TEST_TestTask3和TEST_TestTask4任务轮流被激活，而在图56中，TEST_TestTask1任务释放信号量之后却只有TEST_TestTask2任务被激活，这是因为图55的信号量采用的是FIFO属性的，会按照信号量阻塞任务的顺序轮流激活任务，而图56的信号量采用的是PRIO属性的，会激活被信号量所阻塞任务中的优先级最高的任务，因此只有优先级最高的TEST_TestTask2任务会被激活。