什么是优先级反转+有何危害+如何避免和解决 优先级的优先级反转的发生的防止

什么是优先级反转

优先级反转，英文是priority inversion，也有其他叫法：

优先级倒置

优先级逆转

优先级翻转

任务之间谁可以得到执行，是通过任务调度来完成的

2.任务调度有多种方法（算法）

罗宾环调度算法：Round-robin scheduling algorithm

基于优先级的调度算法：Priority-controlled scheduling algorithm

3.任务调度的一种常见调度算法就是

根据优先级高低去调度，优先让高优先级的任务去执行的

任务调度器，总是去激活某个，在所有任务中优先级是最高的，且处于就绪状态的，任务，即让其去执行

4.任务有多种状态：就绪，挂起，等等

当然，任何任务，都可能由于，需要某种资源，而该资源被别人（别的任务）占用，而无法继续运行下去

此时就变成：挂起 –> 等待其所需要的资源被释放

然后才可以继续变成，就绪，等待下次调度时，就可以继续执行了。

5.任务一般被称为：进程，或更小粒度的线程

此处，均以进程为例来说明

任务调度器，总是去激活某个，在所有任务中优先级是最高的，且处于就绪状态的，任务，即让其去执行

但是，当某个最高优先级的任务A，由于其所需要的某个资源被某个低优先级的任务C占用了（还没使用完，还没释放），所以高优先级任务A就被阻塞了。

此高优先级的任务A，必须等到低优先级任务C，把其所占用的资源释放掉后，才能继续运行。

但是要等到低优先级任务C释放其所占用的资源的话，则很明显，必须要先让低优先级的任务C去执行，等低优先级任务C执行完毕后，才能去释放，高优先级任务A所希望得到的那个资源。

所以，任务调度去，就去调度，让低优先级任务C去执行了。

但是，此时，的问题就来了：

在高优先级任务A执行的这段时间内，某个中优先级的任务B，已经处于就绪状态了。

当高优先级的任务A，由于所需资源被占用而挂起，然后中优先级的任务B，由于比（本来打算去调度执行的）低优先级任务C的优先级高，所以被调度执行，然后B去一直执行，直到结束。

一个具有中等优先级的任务（B），却比一个更高优先级的任务（A）先执行

本来应该是优先级最高的任务A先执行的，结果却变成了，比优先级最高的任务A，的优先级低一些，中等优先级任务B，先执行了。

好像是：高优先级任务A和中优先级任务B，两者之间的优先级调换了，反转了一样。

优先级反转有何危害？

说实话，很久之前，对于：

计算机的概念，都完全只是概念到时候

完全不懂相关技术和概念背后的逻辑的时候

像对于此处的优先级反转，也无法完全理解的时候，自然也不会去考虑此概念背后的含义。

而实际上，不对一个问题背后的现象，原因，去搞清楚的话，自然也是无法理解相关的概念的

（对于，对现实世界中的应用情况不了解，对于概念也理解的不深的话，很可能就会问）

（不就是个优先级反转嘛）即使，发生了优先级反转了，又如何？（地球还不是照转？！）

优先级的反转，有很大危害。

但是，在具体解释优先级反转的危害之前，需要知道相关背景知识：

1.优先级反转，这个概念，往往都是在嵌入式领域内，尤其是嵌入式实时系统方面，才会提及

关于嵌入式实时操作系统，不熟悉的，可以参考：

【整理】嵌入式实时操作系统

2.嵌入式实时操作系统，最最重要的指标就是：确保任务执行时间是可预测的，即涉及到最后期限deadline

要确保，任何时刻，执行某个任务，都不能超过某个时间，比如1ms（我随便举例的）

然后再来解释，优先级反转的危害：

由于优先级反转，造成任务调度时，时间的不确定性。

时间不确定，破坏了实时系统的实时性

严重时可能导致系统崩溃

由于本身基于优先级设计的任务，每个优先级不同的任务，往往对应着实际的现实中的执行的任务

其优先级反转，导致低优先级比高优先级先执行了

直接就导致任务错乱，逻辑错乱了

程序也就异常了？（待确定此部分的理解是否有误）

1.当年火星探路者号（Mars Pathfinder），就由于，此处所说的，优先级反转，而导致了内部执行逻辑出错的bug：

在1997年7月4号发射后，在开始搜集气象数据之后没几天，系统（无故）重启了。

后来，当然，被相关技术人员找到问题根源，就是，这个优先级反转所导致的，然后修复了此bug。

当年火星探路者号用的软硬件是：

硬件：

CPU：RS6000

总线：VME Bus

各种接口卡/外设：

音频

摄像头

1553总线接口

软件：

OS：（Wind River的）VxWorks

What really happened on Mars ?

What really happened on Mars?

如何解决或避免优先级反转？

既然，相对来说，优先级反转，这样的问题，对于，尤其是嵌入式实时系统中，危害这么大，

那么肯定N年前，就有人找到解决办法了：

优先级反转的解决办法：

禁止所有中断（以保护临近区）

当使用，禁止所有中断，来避免优先级反转时，需要满足下面的条件：

可被抢占的

中断已禁止的

由于没有别的第三种的优先级了，所以，也就不可能发生反转了。

（暂时没有完全理解此种的含义。。。。）

priority inheritance 优先级继承：

对于，占了高优先级任务A的某种所需资源的，低优先任务级C，

当A被阻塞，要去调度，即使存在另一个中优先级任务B，则也可以实现：

由于此时低优先级任务C已有和A同样的优先级了，

则调度器自然会去执行：

比中优先级任务B的优先级高的C了。

然后，等C执行完毕后，就可以继续执行A了。

优先级继承的实际例子

What really happened on Mars ?

中为例来来说明如何应用此，优先级继承：

HOW WAS THE PROBLEM CORRECTED?

VxWorks中的mutex对象，添加一个布尔值的参数，表示：

mutex是否使用优先级继承

当mutex初始化时，该参数是关闭的；

当此参数被打开时，低优先级的任务，就从高优先级的任务中继承了相同的优先级，

当然，背后是对应的检测机制：

可以判定出，当然被阻塞的高优先级的任务，所需要的资源，被当前自己这个低优先级任务所占用了

由此，解决了优先级反转的问题，避免了系统再次发生无故重启。

Priority Celling（最高优先级/优先级天花板）

给临界区，即上述的mutex等公用资源的部分

凡是想要用到，临界区的资源的任务，

要进入临界区之前，都将临界区的优先级赋值给该任务，

使得该任务有了最高的优先级，可以不被打断，而始终继续运行，直到用到资源

这样，就避免了，被高优先级A发现某资源被低优先级的C占用之类的问题了

什么是操作系统的优先级反转？~

如果任务之间由于有共享资源出现了竞争或者死锁，是会严重影响系统安全的。因此uC／OS对共享资源提供了保护机制。一般情况下使用的是信号量方法。创建一个信号量并对他进行初始化，当一个任务需要使用一个共享资源时，他必须先申请得到这个信号量。在这个过程中即使有优先权更高的任务进入了就绪态，因为无法得到信号量，也不能使用该资源。在uC／OS中称为优先级反转。简单地说，就是高优先级任务必须等待低优先级任务的完成。

ucos中可以利用互斥型信号量解决上述问题。互斥型信号量创建函数申请一个比使用某共享资源的所有进程中比最高优先级更高的优先级作为预留。当某个进程调用pend函数申请使用该共享资源，同时该资源已经被占用时，pend函数会判断是否需要提升占用该资源进程的优先级，以使其尽快释放所占用的资源，从而防止优先级反转的发生 。

优先级反转有什么危害
答：简答：优先级反转的危害：由于优先级反转，造成任务调度时，时间的不确定性。时间不确定，破坏了实时系统的实时性 严重时可能导致系统崩溃 由于本身基于优先级设计的任务，每个优先级不同的任务，往往对应着实际的现实中的执行的任务 其优先级反转，导致低优先级比高优先级先执行了 直接就导致任务错乱，逻辑...

什么是操作系统的优先级反转?
答：如果任务之间由于有共享资源出现了竞争或者死锁，是会严重影响系统安全的。因此uC／OS对共享资源提供了保护机制。一般情况下使用的是信号量方法。创建一个信号量并对他进行初始化，当一个任务需要使用一个共享资源时，他必须先申请得到这个信号量。在这个过程中即使有优先权更高的任务进入了就绪态，因为无法...

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