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临界资源与临界保护的理解与应用

临界资源是操作系统中最关键的资源类型之一，它限定一个同时访问的线程数量。这种资源往往只允许单线程操作，例如同步设备或关键系统代码执行。临界资源的核心目标是确保系统安全稳定，避免数据竞争或死锁问题。

临界保护是保障临界资源安全运行的重要手段。著名的临界保护方式包括对线程调度的限制和中断控制。具体而言，可响应中断方式允许高优先级任务中断但立即恢复调度；不可中断方式则完全禁止任何中断干扰。

共享资源涵盖硬件设备和软件功能。硬件层面包括内存区、I/O设备等；软件层面包括系统函数和操作库。确保这类资源安全 accessed 是系统可靠性的关键。

不可中断代码如硬件初始化、线程创建等，会导致严重后果若中断打扰。因此，这些任务必须用临界保护机制。例如任务进入临界区，执行关键操作后再退出临界区，确保操作完整性。

在多线程环境中，互斥锁是保护共享资源的首选工具。互斥锁机制允许多个线程竞争资源，但只让一个线程进来protecting。嵌套锁则通过计数方式实现递归使用，不影响线程的调度。

互斥锁机制有一个潜在问题：线程优先级翻转。在RTOS中，优先级继承确保，当一个低优先级线程持有关键资源时，会临时提升其优先级，防止中断抢占。这种机制有效避免资源被非优先级线程占领。