RTOS---優先級翻轉與優先級繼承

什么是優先級反轉（翻轉）

優先級反轉，是指在使用信號量時，可能會出現的這樣一種不合理的現象，即：

高優先級任務被低優先級任務阻塞，導致高優先級任務遲遲得不到調度。但其他中等優先級的任務卻能搶到CPU資源。-- 從現象上來看，好像是中優先級的任務比高優先級任務具有更高的優先權。

具體來說：當高優先級任務正等待信號量（此信號量被一個低優先級任務擁有着）的時候，一個介於兩個任務優先之間的中等優先級任務開始執行——這就會導致一個高優先級任務在等待一個低優先級任務，而低優先級任務卻無法執行類似死鎖的情形發生。

一個具體的例子：
假定一個進程中有三個線程Thread1(高）、Thread2（中）和Thread3（低），考慮下圖的執行情況。

優先級反轉實例圖示

• T0時刻，Thread3運行，並獲得同步資源SYNCH1；
• T1時刻，Thread2開始運行，由於優先級高於Thread3，Thread3被搶占（未釋放同步資源SYNCH1），Thread2被調度執行；
• T2時刻，Thread1搶占Thread2；
• T3時刻，Thread1需要同步資源SYNCH1，但SYNCH1被更低優先級的Thread3所擁有，Thread1被掛起等待該資源
• 而此時線程Thread2和Thread3都處於可運行狀態，Thread2的優先級大於Thread3的優先級，Thread2被調度執行。最終的結果是高優先級的Thread1遲遲無法得到調度，而中優先級的Thread2卻能搶到CPU資源。

上述現象中，優先級最高的Thread1要得到調度，不僅需要等Thread3釋放同步資源（這個很正常），而且還需要等待另外一個毫不相關的中優先級線程Thread2執行完成（這個就不合理了），會導致調度的實時性就很差了。

什么是優先級繼承

優先級繼承就是為了解決優先級反轉問題而提出的一種優化機制。其大致原理是讓低優先級線程在獲得同步資源的時候(如果有高優先級的線程也需要使用該同步資源時)，臨時提升其優先級。以前其能更快的執行並釋放同步資源。釋放同步資源后再恢復其原來的優先級。

 

　　　　　　　　　　　　　　　　　　帶有優先級繼承調度過程

 

與上圖相比，到了T3時刻，Thread1需要Thread3占用的同步資源SYNCH1，操作系統檢測到這種情況后，就把 Thread3的優先級提高到Thread1的優先級。此時處於可運行狀態的線程Thread2和Thread3中，Thread3的優先級大於Thread2的優先級，Thread3被調度執行。

Thread3執行到T4時刻，釋放了同步資源SYNCH1，操作系統恢復了Thread3的優先級，Thread1獲得了同步資源SYNCH1，重新進入可執行隊列。處於可運行狀態的線程Thread1和Thread2中，Thread1的優先級大於Thread2的優先級，所以Thread1被調度執行。

通過優先級繼承機制，可以有效解決優先級反轉問題，使優先級最高的Thread1獲得執行的時機提前。

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