并发
并发指多个执行单元同时、并行被执行,而并发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)的访问很容易导致竞态。
如下列AB写,C读,AB在写的过程中,C读的话就会出错。
对称多处理器(SMP)、多CPU竞态
SMP是紧耦合、共享存储的系统模型,多个CPU使用共同的系统总线,可以访问共同的外设或者存储器,存在总线竞争
单CPU内进程与抢占它的进程(进程竞争)
一个进程时间片没有用完,被高优先级进程打断,抢占共同资源,和SMP类似。
中断(硬中断、软中断、Tasklet、底半部)与进程之间
中断可以打断正在执行的进程,如果中断服务程序访问进程正在访问的资源,则竞态也会发生。此外,中断也有可能被新的更高优先级的中断打断,因此,多个中断之间本身也可能引起并发而导致竞态。但是Linux 2.6.35之后,就取消了中断的嵌套。老版本的内核可以在申请中断时,设置标记IRQF_DISABLED以避免中断嵌套,由于新内核直接就默认不嵌套中断,这个标记反而变得无用了。
SMP是真正的并行、其他的是宏观并行,微观并发,所以SMP下既有核间竞争也有核内竞争。
解决办法
保证对共享对象的互斥访问,所谓互斥访问是指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。
访问共享资源的代码区域称为临界区(Critical Sections),临界区需要被以某种互斥机制加以保护。中断屏蔽、原子操作、自旋锁、信号量、互斥体等是Linux设备驱动中可采用的互斥途径。