vutex 概念
SylixOS 引入了与 Linux futex 类似的用户快速锁 vutex（vitual user mutex）（SylixOS 习惯称为“等待变量锁”）；vutex 包括两个操作：pend 和 post，pend 操作用于等待期望值得到满足，post 操作用于设置期望值，并唤醒等待的线程。
vutex 通过一个变量地址（整形变量）管理线程间的“锁”，该变量地址为用户空间地址，因此在同一个进程中，vutex 的 pend 与 post 操作使用同一个虚拟地址（内核通过该虚拟地址对应的物理地址进行期望值的管理）；在两个不同的进程之间，则需要建立一个共享内存，实现使用同一个物理地址的目的。
图 7.20 vutex 基本原理
vutex pend 操作
vutex pend 用于线程/进程等待一个期望的值，pend 操作可以设置线程/进程的等待方式（等待指定的时间、永久等待、不等待），如果等待方式设置为等待指定的时间（单位为 TICK），当时间超时后，期望的值仍然未满足，则 pend 函数返回错误并设置错误号（ERROR_THREAD_WAIT_TIMEOUT）；如果等待方式为永久等待，则等待线程的期望值未满足之前将永远陷入等待，直到期望值满足或线程被删除；特殊地，如果等待方式设置为不等待，则 pend 函数仅尝试一次查询期望值，如果期望值不满足，pend 函数返回错误并设置错误号（ERROR_THREAD_WAIT_TIMEOUT）。
vutex pend 接口详细描述如下：
#include <SylixOS.h>
INT Lw_Vutex_Pend(INT *piVar, INT iDesired, ULONG ulTimeout)
INT Lw_Vutex_PendEx(INT *piVar, INT iCompare, INT iDesired, ULONG ulTimeout)
函数原型分析：
- 函数成功返回 0，失败返回-1 并设置错误号。
- 参数 piVar 是变量地址。
- 参数 iCompare 是比较方法，如表 7.12 所示。
- 参数 iDesired 是期待的值。
- 参数 ulTimeout 是等待的超时时间（单位为 TICK）。
参数 iCompare 指定了设置值与期望值得比较策略，这些比较策略拓宽了 pend 函数的使用场景，例如 GREATER_EQU 策略，允许在设置值大于期望值得时候满足条件，而不仅仅是必须等于期望值。
表 7.12 vutex 比较方法
| vutex 比较方法 | 说明 |
|---|---|
| LW_OPTION_VUTEX_EQU | 设置值与期望值相同 |
| LW_OPTION_VUTEX_NOT_EQU | 设置值与期望值不相同 |
| LW_OPTION_VUTEX_LESS | 设置值小于期望值 |
| LW_OPTION_VUTEX_LESS_EQU | 设置值小于等于期望值 |
| LW_OPTION_VUTEX_GREATER | 设置值大于期望值 |
| LW_OPTION_VUTEX_GREATER_EQU | 设置值大于等于期望值 |
| LW_OPTION_VUTEX_AND | 设置值完全包含期望值 |
| LW_OPTION_VUTEX_NOT | 设置值不包含期望值 |
| LW_OPTION_VUTEX_OR | 设置值部分包含期望值 |
vutex post 操作
vutex post 是 vutex pend 的反操作，post 将满足期望的值设置到变量地址（参数 piVar 指定的地址），post 设置完期望值后会唤醒被阻塞的线程，根据不同的使用场景，post 包括以下三种设置方式：
- 全部唤醒并阻塞的线程。
- 仅唤醒被阻塞的线程不设置期望值。
- 深度唤醒（设置期望值并唤醒单个线程）。
#include <SylixOS.h>
INT Lw_Vutex_Post(INT *piVar, INT iValue)
INT Lw_Vutex_PostEx(INT *piVar, INT iValue, INT iFlags)
函数原型分析：
- 函数成功返回 0，失败返回-1 并设置错误号。
- 参数 piVar 是变量地址。
- 参数 iValue 是要设置的值。
- 参数 iFlags 是 vutex 标志，如表 7.13 所示。
表 7.13 vutex 锁标志
| vutex 标志 | 说明 |
|---|---|
| LW_OPTION_VUTEX_FLAG_WAKEALL | 全部唤醒 |
| LW_OPTION_VUTEX_FLAG_DONTSET | 不设置变量值 |
| LW_OPTION_VUTEX_FLAG_DEEPWAKE | Post 不进行相同值检查优化 |
下面程序展示了 vutex 在两个线程间实现的同步作用。
#include <SylixOS.h>
#include <pthread.h>
static int *pvar = NULL;
static void *t_vpend (void *arg)
{
int ret;
printf("vutex start pend, expect value == 1\n");
ret = API_VutexPend(pvar, 1, LW_OPTION_WAIT_INFINITE);
printf("vutex pend return: %d\n", ret);
return (NULL);
}
static void *t_vpost (void *arg)
{
sleep(1);
printf("vutex post expect 1\n");
API_VutexPost(pvar, 1);
return (NULL);
}
int main (int argc, char **argv)
{
pthread_t tid0, tid1;
pthread_create(&tid0, NULL, t_vpend, NULL);
pthread_create(&tid1, NULL, t_vpost, NULL);
pthread_join(tid0, NULL);
pthread_join(tid1, NULL);
return (0);
}
在 SylixOS Shell 下运行程序：
# ./vutex_use
vutex start pend, expect value == 1
vutex post expect 1
vutex pend return: 0
