TencentOS tiny深入源码分析（5）：揭秘信号量背后的奥秘

在现代计算机系统中，同步和互斥是确保多任务并行执行的关键机制。TencentOS tiny中的信号量（sem）正是为满足这一需求而生的。本文将带你深入TencentOS tiny的源码，揭秘信号量的底层实现，探索其在系统中的重要作用。

信号量：同步与互斥的基石

信号量是一种用于协调并发进程或线程执行的同步机制。在多任务系统中，任务之间经常需要协作或互斥，而信号量则为它们提供了必要的支持。它本质上是一个共享变量，用于表示特定资源或条件的可用性。

信号量的作用

• 同步： 确保任务按照特定的顺序执行，防止出现竞争或死锁。
• 互斥： 限制对临界资源（如共享内存）的并发访问，防止数据损坏或系统崩溃。
• 资源计数： 跟踪可用资源的数量，并根据资源可用情况调整任务执行。

TencentOS tiny中的信号量

TencentOS tiny中，信号量以sem_t数据结构表示。其定义位于<kernel/include/tiny/sem.h>头文件中：

typedef struct sem_s {
    int count;  // 信号量计数
    int max;    // 信号量最大值
    list_t waitlist;  // 等待队列
} sem_t;

初始化信号量

信号量的初始化可以通过sem_init函数完成，其原型为：

int sem_init(sem_t *sem, int count);

• sem：指向要初始化的信号量结构的指针。
• count：信号量的初始值，表示可用的资源数量。

获取信号量

任务可以通过sem_wait函数获取信号量，其原型为：

int sem_wait(sem_t *sem);

• sem：指向要获取的信号量的指针。

sem_wait函数执行以下操作：

1. 如果信号量计数大于0，则递减计数，表示资源可用。
2. 如果信号量计数为0，则将任务加入信号量的等待队列，并使任务进入休眠状态。
3. 当信号量计数被其他任务释放后，等待队列中的任务将被唤醒。

释放信号量

任务可以通过sem_post函数释放信号量，其原型为：

int sem_post(sem_t *sem);

• sem：指向要释放的信号量的指针。

sem_post函数执行以下操作：

1. 如果信号量的等待队列为空，则递增信号量计数，表示资源已被释放。
2. 如果信号量的等待队列不为空，则唤醒等待队列中的第一个任务。

信号量在TencentOS tiny中的应用

TencentOS tiny中广泛使用了信号量，以实现各种同步和互斥机制。例如：

• 互斥锁： 保护临界区，防止并发访问。
• 任务同步： 确保任务按预定义顺序执行。
• 资源管理： 限制对有限资源的并发访问。

结论

信号量是TencentOS tiny中用于实现同步和互斥的重要机制。通过深入了解其底层实现和应用场景，我们可以更好地理解和优化系统的并行执行。信号量在多任务系统中扮演着至关重要的角色，确保了任务的有序执行和资源的合理分配。