优先级反转的定义
优先级反转是指在多任务操作系统中，一个低优先级任务持有一个高优先级任务需要的资源，导致高优先级任务无法执行，而一些中等优先级的任务却能执行的现象。这种现象违背了任务的优先级调度原则。
优先级反转的例子
假设有三个任务A、B、C，优先级分别为高、中、低。任务A需要任务C持有的资源，但由于任务C正在执行，任务A被迫等待。此时，任务B（中等优先级）却可以执行，这就是优先级反转。
FreeRTOS中的优先级反转处理
1. 优先级继承
FreeRTOS通过优先级继承机制来解决优先级反转问题。当高优先级任务因为等待低优先级任务占用的资源而阻塞时，低优先级任务会临时继承高优先级任务的优先级，直到资源被释放。
2. 代码示例
以下是一个简单的例子，演示了在FreeRTOS中如何使用互斥量，可能会引起优先级反转：
#include "FreeRTOS.h"
#include "semphr.h"
#include "task.h"
SemaphoreHandle_t xMutex;
void vTaskHighPriority(void *pvParameters) {
while (1) {
if (xSemaphoreTake(xMutex, portMAX_DELAY) == pdTRUE) {
// 使用资源
xSemaphoreGive(xMutex);
}
}
}
void vTaskLowPriority(void *pvParameters) {
while (1) {
if (xSemaphoreTake(xMutex, portMAX_DELAY) == pdTRUE) {
// 模拟长时间占用资源
vTaskDelay(pdMS_TO_TICKS(100));
xSemaphoreGive(xMutex);
}
}
}
int main(void) {
xMutex = xSemaphoreCreateMutex();
xTaskCreate(vTaskHighPriority, "HighPriority", 1000, NULL, 3, NULL);
xTaskCreate(vTaskLowPriority, "LowPriority", 1000, NULL, 1, NULL);
vTaskStartScheduler();
while (1);
}
在这个例子中，如果低优先级任务持有了互斥量，并且在高优先级任务尝试获取互斥量时没有立即释放，那么高优先级任务将阻塞。
3. 启用优先级继承
在FreeRTOS中，可以通过以下宏定义启用优先级继承：
#define configUSE_MUTEXES 1
#define configUSE_RECURSIVE_MUTEXES 0
#define configUSE_MUTEXES 1
预防优先级反转的策略
最小化锁的使用：尽量减少对共享资源的锁定时间。 使用优先级继承：在FreeRTOS中启用优先级继承机制。 避免不必要的任务阻塞：设计任务时，尽量减少对共享资源的依赖。
