AutoSAR配置和实践基础篇2.5 RTE对数据一致性的管理

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一、 数据一致性问题引入

数据一致性：当多个操作同时读写同一个数据，由于任务的抢占，出现了数据被篡改的情况，造成非预期的数据结果。

在抢占式调度RTOS系统中，可能会出现任务抢占导致的一致性问题：

例如：有两个Task，低优先级Task A和高优先级Task B, Task可抢占式调度系统。
Task A想要计算Var的值(预期结果应为Var = 1*5 = 5).

1. Task A：先给GlobalVar赋初值1；
2. Task B ：因优先级高，Ready后打断A，给GlobalVar赋了新值（ GlobalVar = 2）；
3. Task A ： 在Task B执行结束后继续运算，运算GlobalVar 出错：
   预期值：1*5=5.
   实际值：2 *5 = 10

以上例子中，由于高优先级任务的抢占，导致了数据被篡改，从而引起非预期结果。

二、 数据一致性的管理

2.1 RTE管理 (SWC间)

适用场景： 不同SWC的Runnable访问数据，一般RTE机制自动实现，比如IRead和IWrite
方式：通过操作备份数据而不是原始数据，来防止数据被篡改。

示例代码：

Rte_IRead_<r>_<p>_<d>();//runnable运行前，读取到本地备份数据
User Code   //操作备份数据
Rte_IWrite_<r>_<p>_<d>();//runnable结束后，写入备份数据

针对第一章中的数据篡改示例，实施RTE管理的效果图:

RTE管理步骤：

1. Task A ：Runnable运行前Rte_Iread把全局变量读到局部变量， local Var = 1；
2. Task B: 中断Task A重写值后，全局变量GlobalVar = 2；
3. Task A 运算仍使用缓存数据local Var ，所以运算结果不受影响。

更详细机制介绍可以参考此前2.3章节对S/R类型接口的介绍。

2.2 中断保护 (SWC内)

适用场景：

• SWC内部不同的Runnable访问共同全局变量，Runnable类似C文件中的函数，这些函数如果被放在不同Task上运行, 可能出现出现同一时刻多个函数共同运行的情况。

• 如果要保护的代码段比较短，防止中断时间长对高优先级任务的影响。

方式： 通过禁用挂起所有中断、或仅操作系统中断或(如果硬件支持)仅某些中断级别来实现，因此不会出现高优先级打断的情况。

示例代码：

Rte_Enter_<ExclusiveArea>
//被保护的代码区
Rte_Exit_<ExclusiveArea>

针对第一章中的数据篡改示例，实施中断保护的效果图：

中断保护步骤：

1. Task A：在操作GlobalVar 前，调用Rte_Enter_关闭中断；
2. Task B ：由于中断被关闭，因此即便高优先级Task B 就绪，也无法打断Task A；
3. Task A：在操作GlobalVar 后，调用Rte_ Exit _开启中断。
4. Task B：调度随即被Task B抢占，开始对GlobalVar新的操作。

2.3 变量保护IRVS (SWC内)

适用场景： SWC内部变量保护，限定局变量的作用域在变量的作用域在SWC的不同runnable间。

方式： 被限定的Runnable尝试变量时被限制。InterRunnableVariables在一个AUTOSAR软件组件内的runnable之间建立,所以只能被组件内部的访问。同时可以配置runnble访问范围，示例InterVarA变量只能被Runnable M访问。

示例代码：

Rte_IrvWrite_<r>_<v>
Rte_IrvRead_<r>_<v>

针对第一章中的数据篡改示例，实施变量保护的效果图：

变量保护步骤：

1. Task A ：赋值InterVarA =1
2. Task B： 中断TaskA尝试重写值InterVarA，由于变量被保护，重写失败
3. Task A ：运算使用InterVarA 继续运算，运算结果不受影响

2.4 Task分配

将访问全局变量的runnable放在同一个Task中，这样runnable只能顺序执行，不会出现高优先级打断的情况，数据一致性就可以得到保证。

2.5 任务抢占控制

可以通过为受影响的任务分配相同的优先级，为受影响的任务分配相同的内部操作系统资源，或者将OS的任务配置为非抢占性来实现

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