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3、优先级翻转问题

FreeRTOS优先级翻转是当高优先级任务因等待低优先级任务占用的资源(如互斥锁)被阻塞,而中优先级任务趁机执行,导致高优先级任务无法及时运行的调度异常。

  1. 场景示例

    • 任务优先级:存在三个任务,优先级从高到低为 Task_H(高)Task_M(中)Task_L(低)

    • 共享资源:Task_L 和 Task_H 都需要访问某个共享资源(如互斥锁 Mutex)。

    • 执行流程

      1. Task_L 获取 Mutex,开始操作共享资源。

      2. Task_H 就绪,尝试获取 Mutex,但发现已被占用,因此被阻塞。

      3. 此时,Task_M(中等优先级)开始运行,抢占 Task_L。

      4. Task_L 因被 Task_M 抢占,无法及时释放 Mutex,导致 Task_H 被长期阻塞。

    结果:高优先级任务 Task_H 被低优先级任务 Task_L 间接阻塞,而 Task_M(与共享资源无关)反而优先执行,破坏了实时性。

FreeRTOS 的解决方案

1. 优先级继承(Priority Inheritance)
  1. 机制:当高优先级任务因等待 Mutex 被阻塞时,持有该 Mutex 的低优先级任务会临时继承高优先级任务的优先级。

  2. 效果:低优先级任务 Task_L 的优先级被提升到与 Task_H 相同,从而能快速执行并释放 Mutex,避免被 Task_M 抢占。

  3. 触发条件:使用 xSemaphoreCreateMutex() 创建的互斥锁默认启用优先级继承。

优先级继承无法完全解决优先级翻转,只是在某些情况下将影响降至最低。

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