linux设备驱动第五篇：驱动中的并发与竟态

综述

在上一篇介绍了linux驱动的调试方法，这一篇介绍一下在驱动编程中会遇到的并发和竟态以及如何处理并发和竞争。

首先什么是并发与竟态呢？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、静态变量)的访问则容易导致竞态(race conditions)。可能导致并发和竟态的情况有：

• SMP（Symmetric Multi-Processing），对称多处理结构。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存储器。 
• 中断。中断可 打断正在执行的进程，若中断处理程序访问进程正在访问的资源，则竞态也会发生。中断也可能被新的更高优先级的中断打断，因此，多个中断之间也可能引起并发而导致竞态。
• 内核进程的抢占。linux是可抢占的，所以一个内核进程可能被另一个高优先级的内核进程抢占。如果两个进程共同访问共享资源，就会出现竟态。

以上三种情况只有SMP是真正意义上的并行，而其他都是宏观上的并行，微观上的串行。但其都会引发对临界共享区的竞争问题。而解决竞态问题的途径是保证对共享资源的互斥访问，即一个执行单元在访问共享资源的时候，其他的执行单元被禁止访问。那么linux内核中如何做到对对共享资源的互斥访问呢？在linux驱动编程中，常用的解决并发与竟态的手段有信号量与互斥锁，Completions 机制，自旋锁（spin lock），以及一些其他的不使用锁的实现方式。下面一一介绍。

信号量与互斥锁

信号量其实就是一个整型值，其核心是一个想进入临界区的进程将在相关信号量上调用 P; 如果信号量的值大于零, 这个值递减 1 并且进程继续. 相反,，如果信号量的值是 0 ( 或更小 ), 进程必须等待直到别人释放信号量. 解锁一个信号量通过调用 V 完成； 这个函数递增信号量的值,，并且， 如果需要, 唤醒等待的进程。而当信号量的初始值为1的时候，就变成了互斥锁。

Completions 机制

完成量(completion)提供了一种比信号量更好的同步机制，它用于一个执行单元等待另一个执行单元执行完某事。

小结

以上就是linux驱动编程中涉及的并发与竞态的内容，下面做一个简单的小结。 

 

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原标题：linux设备驱动第五篇：驱动中的并发与竟态

关键词：linux