4 个版本
| 0.2.0 | 2021 年 10 月 12 日 |
|---|---|
| 0.1.2 | 2021 年 10 月 6 日 |
| 0.1.1 | 2021 年 10 月 6 日 |
| 0.1.0 | 2021 年 10 月 6 日 |
#482 in 并发
每月 22 次下载
用于 linux-rtic
19KB
261 行（不含注释）
pcp-mutex
基于 Linux PI futex 的优先级上限协议（PCP）互斥锁。允许高效且无死锁的执行。
工作原理
Linux 内核不支持优先级上限协议（PCP），这对于实时系统来说至关重要，既能保证良好的可调度性，又能确保无死锁执行。该包使用优先级继承（PI）futex 模拟原始优先级上限协议（OPCP）。
在内部，每个 PcpMutex 都属于某个 PcpGroup，该组包含对最高锁持有者的原子指针。任何尝试锁定 PcpMutex 的操作首先会与这个最高锁持有者进行比较，如果满足 PCP 锁定条件，则会成功。futex 通过涉及零系统调用的原子操作进行锁定。如果失败，当前线程将在最高锁持有者上调用 futex LOCK_PI 系统调用，内核将提高锁持有者的优先级。
默认情况下，PcpMutex::new() 使用默认的全局组。程序的不同部分可以使用多个组进行隔离。
这在与 POSIX PTHREAD_PRIO_PROTECT 互斥锁的两个方面不同
- POSIX 互斥锁在每次锁定/解锁时都会调用
sched_setparam系统调用，这要慢得多。该库仅在快速路径上使用原子操作。 - POSIX 互斥锁是独立的（没有系统上限）并且不能防止死锁。它不是一个“真正的”PCP。
每个线程还持有内部线程局部 ThreadState 对象，该对象包含线程 id（来自 gettid 系统调用）和优先级（来自 sched_getparam），用于内部逻辑。如果线程优先级被手动更改（即 sched_setparam 系统调用），则必须调用 thread::update_priority() 来更新内部状态。对于实时应用程序，有一个便利函数 thread::init_fifo_priority(priority: u8)，它将调度策略设置为 SCHED_FIFO 并给定优先级，同时更新内部状态。在持有互斥锁时避免更改线程优先级，因为这可能导致死锁。
示例
以不同的顺序锁定 2 个互斥锁会导致死锁，但 PCP 可以防止这种情况
let a = Arc::new(PcpMutex::new(0, 3));
let b = Arc::new(PcpMutex::new(0, 3));
{
let a = a.clone();
let b = b.clone();
thread::spawn(move || {
println!("Thread 1 tries a lock");
a.lock(|a| {
println!("Thread 1 holds a lock");
*a += 1;
thread::sleep(std::time::Duration::from_millis(100));
println!("Thread 1 tries b lock");
b.lock(|b| {
println!("Thread 1 holds b lock");
*b += 1;
});
println!("Thread 1 released b lock");
});
println!("Thread 1 released a lock");
});
}
{
let a = a.clone();
let b = b.clone();
thread::spawn(move || {
println!("Thread 2 tries b lock");
b.lock(|b| {
println!("Thread 2 holds b lock");
*b += 1;
thread::sleep(std::time::Duration::from_millis(100));
println!("Thread 2 tries a lock");
a.lock(|a| {
println!("Thread 2 holds a lock");
*a += 1;
});
println!("Thread 2 released a lock");
});
println!("Thread 2 released b lock");
});
}
输出
Thread 1 tries a lock
Thread 1 holds a lock
Thread 2 tries b lock <--- thread 2 is prevented from taking a lock here by PCP
Thread 1 tries b lock
Thread 1 holds b lock
Thread 1 released b lock
Thread 1 released a lock
Thread 2 holds b lock
Thread 2 tries a lock
Thread 2 holds a lock
Thread 2 released a lock
Thread 2 released b lock
鸣谢
这项工作是我于屯特大学论文的一部分。
依赖关系
~80KB