使用抢占式内核时的信号量
Semaphore when using a pre-emptive kernel
我知道二进制信号量是什么：当中断的 ISR 将其设置为 1 时，它是一个标志。
但是，当我们使用抢占式内核（例如 FreeRTOS）时，什么是信号量？和二进制信号量一样吗？
it is a flag when is set to 1 by an ISR of an interrupt.
这对信号量的描述既不完整也不准确。您所描述的只是一个标志。信号量是一个同步对象；典型的实时操作系统提供三种形式：
- 二进制信号量
- 计数信号
- 互斥信号量（Mutex）
在二进制信号量的情况下，有两个操作give和take。获取信号量的任务将阻塞（即暂停执行并允许其他优先级较低或相同的线程运行线程运行）直到其他线程或中断处理程序给出信号量。二进制信号量用于在线程之间以及从 ISR 到线程的信号量。它们通常用于实现 延迟中断处理程序 ，因此 ISR 可以非常短，并且处理程序受益于 ISR 中不允许的 RTOS 机制（任何阻止或暂停执行的东西） ).
多个线程可能会阻塞在一个信号量上，但只有其中一个任务会响应获取信号量。一些 RTOS 有一个 flush 操作（例如 VxWorks），它将所有等待信号量的线程同时置于 ready 状态 - 在这种情况下它们将运行根据优先级调度方案。
一个Counting Semaphore类似于一个Binary Semaphore，只是它可以被赋予多次，而且tasks可以拿这个semaphore在计数为零之前不阻塞。
A Mutex 用于资源锁定。可以为此使用二进制信号量，但互斥锁提供的功能可以使它更安全。对互斥量的操作是 lock 和 unlock。当一个线程锁定一个互斥量，而另一个任务试图锁定同一个互斥量时，第二个（和任何后续的）任务将阻塞，直到第一个任务将其解锁。这可用于防止多个线程同时访问资源（内存或 I/O）。一个线程可能多次锁定一个互斥体；维护一个计数，因此在释放锁之前它必须被解锁相同的次数。这允许线程嵌套锁。
互斥锁的一个特点是，如果拥有锁的线程的优先级低于请求锁的任务，则优先级较低的任务将提升为更高优先级的任务，以防止优先级倒置其中，中等优先级任务可能会抢占低优先级任务，而锁会增加较高优先级任务必须等待的时间长度，这会导致调度不确定。
以上描述为典型；具体的 RTOS 实现可能不同。例如，FreeRTOS 区分 mutex 和 recursive mutex，后者支持嵌套特性；而第一个在不需要嵌套的情况下效率稍高。
信号量不仅仅是标志或计数。它们支持发送和等待操作。 user-space 线程可以在信号量上等待而无需进行不必要和不需要的轮询，并在另一个线程或适当设计的 driver/ISR 发送一个单元时 ready/running 'immediately' .
'appropriately-designed driver/ISR'，我的意思是可以执行 send() 操作，然后在需要设置等待线程时通过 OS 调度程序退出 ready/running。
这种机制对于抢占式内核至关重要，因为它可以让它们获得非常好的 I/O 性能，而不会在轮询时浪费时间、CPU 周期和内存带宽。非抢占式系统在 I/O 时非常缓慢、延迟缠身且浪费，这就是为什么它们基本上不再使用以及为什么我们忍受所有 synchro/locking/queueing 等问题。
我知道二进制信号量是什么：当中断的 ISR 将其设置为 1 时，它是一个标志。
但是，当我们使用抢占式内核（例如 FreeRTOS）时，什么是信号量？和二进制信号量一样吗？
it is a flag when is set to 1 by an ISR of an interrupt.
这对信号量的描述既不完整也不准确。您所描述的只是一个标志。信号量是一个同步对象；典型的实时操作系统提供三种形式：
- 二进制信号量
- 计数信号
- 互斥信号量（Mutex）
在二进制信号量的情况下，有两个操作give和take。获取信号量的任务将阻塞（即暂停执行并允许其他优先级较低或相同的线程运行线程运行）直到其他线程或中断处理程序给出信号量。二进制信号量用于在线程之间以及从 ISR 到线程的信号量。它们通常用于实现 延迟中断处理程序 ，因此 ISR 可以非常短，并且处理程序受益于 ISR 中不允许的 RTOS 机制（任何阻止或暂停执行的东西） ).
多个线程可能会阻塞在一个信号量上，但只有其中一个任务会响应获取信号量。一些 RTOS 有一个 flush 操作（例如 VxWorks），它将所有等待信号量的线程同时置于 ready 状态 - 在这种情况下它们将运行根据优先级调度方案。
一个Counting Semaphore类似于一个Binary Semaphore，只是它可以被赋予多次，而且tasks可以拿这个semaphore在计数为零之前不阻塞。
A Mutex 用于资源锁定。可以为此使用二进制信号量，但互斥锁提供的功能可以使它更安全。对互斥量的操作是 lock 和 unlock。当一个线程锁定一个互斥量，而另一个任务试图锁定同一个互斥量时，第二个（和任何后续的）任务将阻塞，直到第一个任务将其解锁。这可用于防止多个线程同时访问资源（内存或 I/O）。一个线程可能多次锁定一个互斥体；维护一个计数，因此在释放锁之前它必须被解锁相同的次数。这允许线程嵌套锁。
互斥锁的一个特点是，如果拥有锁的线程的优先级低于请求锁的任务，则优先级较低的任务将提升为更高优先级的任务，以防止优先级倒置其中，中等优先级任务可能会抢占低优先级任务，而锁会增加较高优先级任务必须等待的时间长度，这会导致调度不确定。
以上描述为典型；具体的 RTOS 实现可能不同。例如，FreeRTOS 区分 mutex 和 recursive mutex，后者支持嵌套特性；而第一个在不需要嵌套的情况下效率稍高。
信号量不仅仅是标志或计数。它们支持发送和等待操作。 user-space 线程可以在信号量上等待而无需进行不必要和不需要的轮询，并在另一个线程或适当设计的 driver/ISR 发送一个单元时 ready/running 'immediately' .
'appropriately-designed driver/ISR'，我的意思是可以执行 send() 操作，然后在需要设置等待线程时通过 OS 调度程序退出 ready/running。
这种机制对于抢占式内核至关重要，因为它可以让它们获得非常好的 I/O 性能，而不会在轮询时浪费时间、CPU 周期和内存带宽。非抢占式系统在 I/O 时非常缓慢、延迟缠身且浪费，这就是为什么它们基本上不再使用以及为什么我们忍受所有 synchro/locking/queueing 等问题。