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OSSchedLock()函数透析

2024-08-01 20:41:11   219人阅读

uC/OS-II的OSSchedLock()和OSSchedUnlock()函数允许应用程序锁定当前任务不被其它任务抢占。
使用时应当注意的是：当你调用了OSSchedLock()之后，而在调用OSSchedUnlock()之前，
千万不要再调用诸如OSFlagPend()、OSMboxPend()、OSMutexPend()、OSQPend()、OSSemPend()之类的事件等待函数！
而且应当确保OSSchedLock()和OSSchedUnlock()函数成对出现，特别是在有些分支条件语句中，要考虑各种分支情况，不要有遗漏！
 
需要一并提醒用户的是：当您调用开关中断函数OS_ENTER_CRITICAL()和OS_EXIT_CRITICAL()时也要确保成对出现，否则系统将可能崩溃！
不过，在OS_ENTER_CRITICAL()和OS_EXIT_CRITICAL()函数之间调用OSFlagPend()、OSMboxPend()、OSMutexPend()、OSQPend()、OSSemPend()之类的事件等待函数是允许的。

 

摘

OSSchedLock()

调用OSSchedLock()以后，用户的应用程序不得使用任何能将现行任务挂起的系统调用。

也就是说，用户程序不得调用OSMboxPend()、OSQPend()、OSSemPend()、

OSTaskSuspend(OS_PR1O_SELF)、OSTimeDly()或OSTimeDlyHMSM(),直到OSLockNesting回零为止。

因为调度器上了锁，用户就锁住了系统，任何其它任务都不能运行

下面贴出这个函数的代码 ：
#if OS_SCHED_LOCK_EN > 0   //这是个全局变量，在Os_cfg.h中定义
void  OSSchedLock (void)
{
#if OS_CRITICAL_METHOD == 3                      /* Allocate storage for CPU status register           */
    OS_CPU_SR  cpu_sr;
#endif    
    
    
    if (OSRunning == TRUE) {                     /* 确认是否是多个任务在运行              */
        OS_ENTER_CRITICAL();
        if (OSLockNesting < 255) {               /* OSLockNesting最大值为255     */
            OSLockNesting++;                     /* Increment lock nesting level                       */
        }
        OS_EXIT_CRITICAL();
    }
}
#endif 
从上锁函数我们可以看出，这个函数就是一个确定任务上锁级数的函数，也就是为OSLockNesting这个变量更新取值的函数。
如果我们在任务里面执行一次该函数，则上锁级数就是1。我们也可以知道，上锁函数的深度最大值为255，我们可以通过上锁到255，到逐级解锁来实现不同的应用。
但这个过程，本人从来没有实现过。
并且补充一点，在上锁函数执行后，若任务遇到中断，则中断函数的执行会为OSIntNesting变量加1，所以上锁函数执行后，CPU一直处于当前任务与中断服务函数之间的运行，

直到解锁函数将OSLockNesting和OSIntNesting的值减到0时。方可解除系统锁定。。。。

转：ucos中的三种临界区管理机制(OS_CRITICAL_METHOD的解释)

熟悉ucos，或者读过Jean.J.Labrosse写过的ucos书籍的人，一定会知道ucos中著名的临界去管理宏：OS_ENTER_CRITICAL()和OS_EXIT_CRITICAL()。

同样是通过关中断来保护临界区，OS_ENTER_CRITICAL/OS_EXIT_CRITICAL一共实现了三种实现方式，如下所示：

 

  1. #if OS_CRITICAL_METHOD == 1  
  2. #define OS_ENTER_CRITICAL() __asm__("cli")  
  3. #define OS_EXIT_CRITICAL() __asm__("sti")  
  4. #endif  
  5.   
  6. #if OS_CRITICAL_METHOD == 2  
  7. #define OS_ENTER_CRITICAL() __asm__("pushf \n\t cli")  
  8. #define OS_EXIT_CRITICAL() __asm__("popf")  
  9. #endif  
  10.   
  11. #if OS_CRITICAL_METHOD == 3  
  12. #define OS_ENTER_CRITICAL() (cpu_sr = OSCPUSaveSR())  
  13. #define OS_EXIT_CRITICAL() (OSCPURestoreSR(cpu_sr))  
  14. #endif  

 

   第一种方式，OS_ENTER_CRITICAL()简单地关中断，OS_EXIT_CRITICAL()简单地开中断。这种方式虽然简单高效，但无法满足嵌套的情况。如果有两层临界区保护，在退出内层临界区时就会开中断，使外层的临界区也失去保护。虽然ucos的内核写的足够好，没有明显嵌套临界区的情况，但谁也无法保证一定没有，无法保证今后没有，无法保证在附加的驱动或什么位置没有，所以基本上第一种方法是没有人用的。

   第二种方式，OS_ENTER_CRITICAL()会在关中断前保存之前的标志寄存器内容到堆栈中，OS_EXIT_CRITICAL()从堆栈中恢复之前保存的状态。这样就允许了临界区嵌套的情况。但现在看来，这种方法还存在很大的问题，甚至会出现致命的漏洞。

      在OS_CRITICAL_METHOD=2的情况下，假设有如下代码：

  1. function_a()  
  2. {  
  3.      int a=(1<<31);  
  4.      OS_ENTER_CRITICAL();  
  5.      function_b(a);  
  6.      OS_EXIT_CRITICAL();  
  7.        
  8. }  

   会出现什么情况？在我的实验中，OS_EXIT_CRITICAL()之后，会出现处理器异常。为什么会出现处理起异常，让我来模拟一下它的汇编代码。之所以是模拟，并非是我虚构数据，而是因为我实际碰到问题的函数复杂一些，理解起来就需要更多的代码。而这个问题是有普遍意义的，所以请允许我来浅显地揭示这个隐藏的bug。

  

  1. function_a:  
  2.      push ebp  
  3.      mov ebp, esp  
  4.      sub esp, 8  
  5.      mov 4(esp), 0x80000000  
  6.      pushfd  
  7.      cli  
  8.      mov edi, 4(esp)  
  9.      mov (esp), edi  
  10.      call function_b  
  11.     popfd  
  12.     mov esp, ebp  
  13.     ret  

    这是参照了gcc编译结果的汇编模拟，无论是否加优化选项这一问题都存在。这个问题的起因很简单，gcc想聪明一点，一次把堆栈降个够，然后它就可以在栈上随意放参数去调用其他函数。尤其是在调用函数较多的时候，这种做法就更有意义。而且，gcc这种聪明与优化选项O好像没有太大关系，好像没有什么能禁止它这么做。但问题是，gcc不知道我们的OS_ENTER_CRITICAL()和OS_EXIT_CRITICAL()是操作了堆栈的，我尝试过使用__asm__ __volatile__("pushfd \n\tcli":::"memory")来通知gcc内存数据改变了，但显然gcc不认为堆栈也改变了。于是，OS_ENTER_CRITICAL()保存在栈上的状态就被冲掉了，比如被这里调用参数a的值。在恢复时，是否会引发异常，会引发什么异常，这个就要靠运气了。但我相信一个人的运气不会总是那么好的，所以最后别使用OS_CRITICAL_METHOD=2。

 

 

    第三种，在关中断前，使用局部变量保存中断状态。这也是几乎所有实时操作系统共有的选择。但ucos是一朵奇葩，为了兼容前两种方式，OS_ENTER_CRITICAL()/ OS_EXIT_CRITICAL()宏定义并没有提供传递状态参数的功能。所以它的临界去必须这么用：

  1. function_a()  
  2. {  
  3. #if OS_CRITICAL_METHOD == 3  
  4.     int cpu_sr;  
  5. #endif  
  6.       int a = 1<<31;  
  7.       OS_ENTER_CRITICAL();  
  8.       function_b(a);  
  9.       OS_EXIT_CRITICAL();  
  10. }  

这种代码怎么看怎么别扭，可能是因为在函数体内加了宏定义吧。然后，第三种方法对同一个函数体内的嵌套临界区无法支持，这在一些很长大的函数中使用时或许会造成一定困扰。

 

    好吧，如果有了问题，就要有解决方案，毕竟我不是为了让大家对ucos失去信心的。我们可以参考下一般的实时操作系统是如何实现关中断临界区的，就是以显式的方式用局部变量保存中断状态。

 
  1. int int_lock()  
  2. {  
  3.    int cpu_sr;  
  4.     __asm__ __volatile__("pushfd \n\t pop %0\n\t cli":"=r"(cpu_sr));  
  5.     return cpu_sr;  
  6. }  
  7.   
  8. void int_unlock(int cpu_sr)  
  9. {  
  10.      __asm__ __volatile__("push %0\n\t popfd"::"r"(cpu_sr));  
  11. }  
  12.   
  13. function_a()  
  14. {  
  15.    int a, cpu_sr;  
  16.    a=1<<31;  
  17.    cpu_sr = int_lock();  
  18.    function_b(a);  
  19.    int_unlock(cpu_sr);  
  20. }  


   int_lock()和int_unlock()的可以用汇编更高效地实现，也可以选择只恢复中断标志的状态。这种方法让我们显示地管理状态保存的情况，我觉得至少要比宏定义清楚多了

 

OSSchedLock()函数透析


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