[系统运维]Linux 驱动开发 二十五：Linux内核并发和竞态

一、参考博客

内核同步机制 - 蜗窝科技 (wowotech.net)

Linux中的rwlock和seqlock - 知乎 (zhihu.com)

同步机制_StephenZhou-CSDN博客

二、基本概念

1、临界资源

临界资源是一次仅允许一个进程使用的共享资源。

2、临界区

每个进程中访问临界资源的那段代码称为临界区（criticalsection）。

3、并发、竞态

并发（Concurrency）指的是多个执行单元同时、并行被执行，而并发的执行单元对共享资源（硬件资源和软件上的全局变量、静态变量等）的访问则很容易导致竞态（RaceConditions）。

竞态形成的三个条件：

• 必须有多个执行单元

• 必须有共享资源

• 必须同时访问

4、SMP

SMP是一种紧耦合、共享存储的系统模型，它的特点是多个CPU使用共同的系统总线，因此可访问共同的外设和储存器。

二、Linux内核产生竞态情况

1、多核(多个CPU,简称SMP) ，多核CPU是共享内存,闪存,GPIO等临界资源。

2、同一个CPU上的进程与进程之前的抢占。

3、中断和进程(中断的优先级高于进程)：硬件中断和进程，软中断和进程。

4、中断和中断(硬件中断优先级高于软中断)：硬件中断和软中断，软中断和软中断。

三、Linux内核竞态解决方案

• 原子操作（atomic）

• 自旋锁（spinlock）

• 读写锁（rwlock）

• 顺序锁（seqlock）

• 信号量（semaphore）

• 互斥体（mutex）

• Read-Copy Update（RCU）