RTOS内核同步与互斥锁设计实战 · 课程目录

同步与互斥基础竞态·临界区

为什么需要同步？竞态条件与临界区概念。

原子操作 LDREX/STREX

CPU原子指令原理，ARM Cortex-M的LDREX/STREX。

关中断实现互斥临界区保护

临界区保护，中断延迟影响分析。

自旋锁设计多核实现

自旋锁原理，多核场景下的实现。

信号量机制 P/V操作

计数信号量与二值信号量，P/V操作。

互斥锁设计优先级继承

优先级继承，防止优先级反转。

条件变量等待·唤醒

等待队列与唤醒机制。

读写锁读者-写者

读共享写独占，读者-写者问题。

RCU锁读-拷贝-更新

读-拷贝-更新机制，适用场景。

内存屏障 volatile

编译器屏障与CPU屏障，volatile关键字。

无锁编程 CAS·ABA

CAS操作，ABA问题解决。

死锁预防银行家算法

死锁四条件，银行家算法。

优先级反转经典问题

经典问题，优先级继承协议。

优先级天花板协议对比

协议原理，与优先级继承对比。

等待队列阻塞·唤醒

阻塞与唤醒机制，内核实现。

事件标志组 AND/OR

多事件同步，AND/OR触发。

消息队列生产者-消费者

同步通信，生产者-消费者模型。

管道与共享内存 IPC

IPC机制，RTOS中的实现。

Futex机制用户态/内核态

用户态与内核态协同，Linux实现。

锁性能分析吞吐·延迟

锁竞争，吞吐量，延迟指标。

锁调优粒度·消除

锁粒度，锁拆分，锁消除。

RTOS锁实现对比 FreeRTOS·RT-Thread·Zephyr

FreeRTOS，RT-Thread，Zephyr。

锁调试技巧死锁检测

死锁检测，锁依赖图。

锁安全编程 RAII·作用域锁

RAII模式，作用域锁。

中断与锁下半部机制

中断上下文锁使用，下半部机制。

DMA与缓存一致性 cache刷新

DMA同步，cache刷新。

多核同步核间中断·per-CPU

核间中断，全局锁，per-CPU变量。

实时性分析 WCET

锁对实时性的影响，最坏情况执行时间。

锁设计模式双检查·读写偏向

双检查锁，读写偏向锁。

综合实战 RTOS同步子系统

设计一个RTOS内核的同步子系统。