临界资源

临界资源是指一次仅允许一个线程访问的共享资源。它可以是一个具体的硬件设备，也可以是一个变量、一个缓冲区。

不论是硬件临界资源，还是软件临界资源，多个线程必须互斥地对它们进行访问。

临界区

每个线程中访问（操作）临界资源的那段代码称为临界区（Critical Section），我们每次只准许一个线程进入临界区。

临界区保护

关闭系统调度保护临界区

禁止调度
关闭中断

禁止调度

禁止调度，即是把调度器锁住，不让其进行线程切换、这样就能保证当前运行的任务不被换出，直到调度器解锁，所以禁止调度是常用的临界区保护办法。

void thread_entry(void *parameter)
{
	while(1)
	{
		/* 调度器上锁，上锁后将不再切换到其他线程，仅响应中断 */
		rt_enter_critical();
		/* 以下进入临界区 */
		...
		...
		...
		/* 调度器解锁 */
		rt_exit_critical();
	}
}

关闭中断

因为所有线程的调度都是建立在中断的基础上的，所以当我们关闭了中断后，系统将不能再进行调度，线程自身也就不会被其他线程抢占了

void thread_entry(void *parameter)
{
	rt_base_t level;
	while(1)
	{
		/* 关闭中断 */
		level = rt_hw_interrupt_disable();
		/* 以下是临界区 */
		...
		...
		...
		/* 关闭中断 */
		rt_hw_interrupt_enable(level);
	}
}

此处需要注意的是，在关闭中断前，应先定义变量将中断状态记录下来，然后开启中断时再将中断状态导入

通过关闭中断保护临界区的缺点是，所有系统中断都不能得到响应，而通过关闭调度器保护临界区则只是禁止了调度，系统中断还是可以得到响应的

互斥特性保护临界区

信号量
互斥量

临界区保护示例（关闭中断）

#define THREAD_PRIORITY      20
#define THREAD_STACK_SIZE    512
#define THREAD_TIMESLICE     5

/* 同时访问的全局变量 */
static rt_uint32_t cnt;
void thread_entry(void *parameter)
{
    rt_uint32_t no;
    rt_uint32_t level;

    no = (rt_uint32_t) parameter;
    while (1)
    {
        /* 关闭中断 */
        level = rt_hw_interrupt_disable();
        cnt += no;
        /* 恢复中断 */
        rt_hw_interrupt_enable(level);

        rt_kprintf("protect thread[%d]'s counter is %d\n", no, cnt);
        rt_thread_mdelay(no * 10);
    }
}

int interrupt_sample(void)
{
    rt_thread_t thread;

    /* 创建thread1线程 */
    thread = rt_thread_create("thread1", thread_entry, (void *)10,
                              THREAD_STACK_SIZE,
                              THREAD_PRIORITY, THREAD_TIMESLICE);
    if (thread != RT_NULL)
        rt_thread_startup(thread);

    /* 创建thread2线程 */
    thread = rt_thread_create("thread2", thread_entry, (void *)20,
                              THREAD_STACK_SIZE,
                              THREAD_PRIORITY, THREAD_TIMESLICE);
    if (thread != RT_NULL)
        rt_thread_startup(thread);

    return 0;
}

/* 导出到 msh 命令列表中 */
MSH_CMD_EXPORT(interrupt_sample, interrupt sample);

在该程序中，线程1 和线程2 均调用thread_entry 函数，为防止在线程1 执行完cnt += no; 语句但还未打印输出时调度器将系统资源调度到线程2，导致cnt 又增加20，故我们在thread_entry 函数中加入了关闭中断的临界区保护机制，以保证每次cnt 输出都和当前运行线程所加数相符

RT-Thread 内核学习 >> （七）临界区保护