mutex與semaphore的區別

2021-06-16 20:43:53 字數 2583 閱讀 2571

網摘1:

mutex 的發音是 /mjuteks/ ,其含義為互斥(體),這個詞是mutual exclude的縮寫。

mutex在計算機中是互斥也就是排他持有的一種方式,和訊號量-semaphore有可以對比之處。有人做過如下模擬:

* mutex是一把鑰匙,乙個人拿了就可進入乙個房間,出來的時候把鑰匙交給佇列的第乙個。一般的用法是用於序列化對critical section**的訪問,保證這段**不會被並行的執行。

* semaphore是一件可以容納n人的房間,如果人不滿就可以進去,如果人滿了,就要等待有人出來。對於n=1的情況,稱為binary semaphore。一般的用法是,用於限制對於某一資源的同時訪問。

對於binary semaphore與mutex,這兩者之間就存在了很多相似之處:

在有的系統中binary semaphore與mutex是沒有差異的。在有的系統上,主要的差異是mutex一定要由獲得鎖的程序來釋放。而semaphore可以由其它程序釋放(這時的semaphore實際就是個原子的變數,大家可以加或減),因此semaphore可以用於程序間同步。semaphore的同步功能是所有系統都支援的,而mutex能否由其他程序釋放則未定,因此建議mutex只用於保護critical section。而semaphore則用於保護某變數,或者同步。

網摘2: 

mutex與semaphore的區別

"互斥(mutext)和旗語(semaphore)之間有什麼不同?"這樣的問題簡短而有力,但要回答卻相當困難.即使有經驗的實時作業系統(rtos)使用者在區別如何正確使用mutex和semaphore時也存在著困難.

但這一點很不幸而且很危險,因為無任這兩種原生rtos中的哪一種被錯誤使用,都會導致嵌入式系統出現意想不到的錯誤,特別是這些系統為有關生命安全的產品時.

有關mutex和semaphore的荒誕說法是它們是相似的,甚至是可以互換的.正確的事實是儘管mutex和semaphore在它們的執行上有相似之處,但是我們還是應該在使用它們時加以區別對待.

最普遍(但也是不正確)的答案是:mutex和semphore非常相似,它們只有乙個區別,那就是semaphores的計數可以超過1. 差不多所有的工程師都能正確的理解:mutex是乙個二進位制標誌,可以通過它來確保執行流在**關鍵區(critical section of code)互相排斥,從而對共享資源加一保護.但當他們被要求進一步回答如何使用"計算方法semaphore"的方式時,大部分工程師的回答就如同教科書書一般的刻板---semaphore用於保護多重同類資源.

通過模擬辦法,我們很容易解釋為什麼"多重資源"場景是有缺陷的.如果你認為乙個 mutex是由作業系統擁有的關鍵值的話,我們可以很容易地將個別的mutex比喻是城市咖啡店中一間浴室的鑰匙.如果你想使用浴室,卻找不到鑰匙,你就必須在乙個佇列中等候.同樣地,mutex則協序列化多項任務,以取得全域資源的共享,並且為等待佇列中的任務分配乙個靜候其循序漸進的位置.

但這種簡單的資源保護協議並不使用於兩間相同浴室的情況.如果把乙個semaphore概括為乙個mutex,使其能保護兩個或更多相同的資源,那麼在我們的比喻中,它就象是放著兩把相同鑰匙的藍子,你可以用任何一把開啟任何一扇浴室的門.

因此,semaphore本身並不能解決多個相同資源的問題.咖啡店中的客人可能只知道有一把鑰匙,但並不知道哪間浴室可用.如果你試圖以此方式使用semaphore,你將會發現需要更多的狀態資訊---它們通常是由不同的mutex所保護的共享資源.

正確使用semaphore是為了使訊號從一項任務傳至另一項任務.mutex意味著取得與釋放,使用受保護共享資源的每一次任務都是以這樣的順序進行.相比之下,使用semaphore的任務通常不是傳送訊號,就是進入等待狀態,不可能同時發生.

例如,任務1可能包含程式**,當按下"電源"(power)按鈕時,即可提出(如傳送訊號或增量)乙個特別的semaphore; 任務2則依據相同的semaphore而用於喚醒顯示器. 在這種情況下,其中一項任務是訊號的生產者,另一項任務是訊號的消費者.

用乙個例子來做總結,首先展示如何使用mutex:

/* task 1 */

mutexwait(mutex_mens_room);

// safely use shared resource

mutexrelease(mutex_mens_room);

/* task 2 */

mutexwait(mutex_mens_room);

// safely use shared resource

mutexrelease(mutex_mens_room);

相應地,你總是採用下列方法使用semaphore:

/* task 1 - producer */

sempost(sem_power_btn); // send the signal

/* task 2 - consumer */

sempend(sem_power_btn); // wait for signal

重要的是,semaphores可以被interrupt service routine(isr)中斷服務程式用來向task傳送訊號.傳送乙個semaphore是乙個非阻塞的rtos行為,並且isr安全.因為這種技術排除了在task級別的為了是中斷不使能而引起的錯誤的可能性,從isr中發出訊號是一種使嵌入式軟體更加可靠的設計方式.

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