鸿蒙轻内核M核源码分析系列九 互斥锁Mutex

多任务环境下会存在多个任务访问同一公共资源的场景，而有些公共资源是非共享的临界资源，只能被独占使用。鸿蒙轻内核使用互斥锁来避免这种冲突，互斥锁是一种特殊的二值性信号量，用于实现对临界资源的独占式处理。另外，互斥锁可以解决信号量存在的优先级翻转问题。用互斥锁处理临界资源的同步访问时，如果有任务访问该资源，则互斥锁为加锁状态。此时其他任务如果想访问这个临界资源则会被阻塞，直到互斥锁被持有该锁的任务释放后，其他任务才能重新访问该公共资源，此时互斥锁再次上锁，如此确保同一时刻只有一个任务正在访问这个临界资源，保证了临界资源操作的完整性。

本文我们来一起学习下鸿蒙轻内核互斥锁模块的源代码，本文中所涉及的源码，以OpenHarmony LiteOS-M内核为例，均可以在开源站点 https://gitee.com/openharmony/kernel_liteos_m 获取。

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接下来，我们看下互斥锁的结构体，互斥锁初始化，互斥锁常用操作的源代码。

1、互斥锁结构体定义和常用宏定义

1.1 互斥锁结构体定义

在文件kernel\include\los_mux.h定义的互斥锁控制块结构体LosMuxCB，源代码如下，结构体成员的解释见注释部分。

typedef struct {
    UINT8 muxStat;       /**< 互斥锁状态：OS_MUX_UNUSED, OS_MUX_USED */
    UINT16 muxCount;     /**< 锁被持有的次数 */
    UINT32 muxID;        /**< 互斥锁Id */
    LOS_DL_LIST muxList; /**< 互斥锁双向链表 */
    LosTaskCB *owner;    /**< 当前持有锁的任务 */
    UINT16 priority;     /**< 当前持有锁的任务的优先级，为避免优先级翻转，可能会更改任务的优先级，此时有备份的作用 */
} LosMuxCB;

1.2 互斥锁常用宏定义

系统支持创建多少互斥锁是根据开发板情况使用宏LOSCFG_BASE_IPC_MUX_LIMIT定义的，互斥锁muxId是UINT32类型的，muxId取值为[0,LOSCFG_BASE_IPC_MUX_LIMIT)，表示互斥锁池中各个的互斥锁的编号。

⑴处、⑵处的宏表示互斥锁的未使用、使用状态值。⑶处从互斥锁池中获取指定互斥锁muxid对应的互斥锁控制块。⑷处根据互斥锁双向链表中的链表节点指针ptr获取互斥锁控制块结构体指针。

⑴    #define OS_MUX_UNUSED 0

⑵    #define OS_MUX_USED   1

⑶    #define GET_MUX(muxid) (((LosMuxCB *)g_allMux) + (muxid))

⑷    #define GET_MUX_LIST(ptr) LOS_DL_LIST_ENTRY(ptr, LosMuxCB, muxList)

2、互斥锁初始化

互斥锁在内核中默认开启，用户可以通过宏LOSCFG_BASE_IPC_MUX进行关闭。开启互斥锁的情况下，在系统启动时，在kernel\src\los_init.c中调用OsMuxInit()进行互斥锁模块初始化。
下面，我们分析下互斥锁初始化的代码。

⑴初始化双向循环链表g_unusedMuxList，维护未使用的互斥锁。⑵处如果没有设置宏LOSCFG_BASE_IPC_MUX，则返回错误码。⑶为互斥锁申请内存，如果申请失败，则返回错误LOS_ERRNO_MUX_NO_MEMORY
⑷循环每一个互斥锁进行初始化，为每一个互斥锁节点指定索引muxID，muxStat为未使用OS_MUX_UNUSED，并把互斥锁节点插入未使用互斥锁双向链表g_unusedMuxList。
⑷如果开启了互斥锁调测开关，则调用函数UINT32 OsMuxDbgInit(VOID)进行初始化。

LITE_OS_SEC_TEXT_INIT UINT32 OsMuxInit(VOID)
{
    LosMuxCB *muxNode = NULL;
    UINT32 index;

⑴  LOS_ListInit(&g_unusedMuxList);

⑵  if (LOSCFG_BASE_IPC_MUX_LIMIT == 0) {
        return LOS_ERRNO_MUX_MAXNUM_ZERO;
    }

⑶  g_allMux = (LosMuxCB *)LOS_MemAlloc(m_aucSysMem0, (LOSCFG_BASE_IPC_MUX_LIMIT * sizeof(LosMuxCB)));
    if (