并发是指多个执行任务同时、并行被执行；竞态的字面意思是竞争，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）的访问容易发生竞态。在早期的Linux内核中，并发源相对较少。内核不支持对称多处理器（SMP）系统，唯一导致并发问题的原因是中断。
一、什么是并发和竞态
在早期的Linux内核中，并发源相对较少。内核不支持对称多处理器（SMP）系统，唯一导致并发问题的原因是中断。
随着处理器的CPU核越来越多，这要求系统对事件迅速做出响应。为适应现代硬件和应用的需求，Linux内核已经发展到可以同时进行更多事情的地步。这种演变带来了更大的可伸缩性。但是，这也大大复杂化了内核编程的任务。设备驱动程序员现在必须从一开始就将并发性考虑到他们的设中，而且他们需要深刻的理解并发问题，并利用内核提供的工具处理这类问题。
并发是指多个执行任务同时、并行被执行；竞态的字面意思是竞争，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）的访问容易发生竞态。
举例一个字符设备的缺陷：对于一个虚拟的字符设备驱动，假设一个执行单元A对其写入300个字符‘a’，而另一个执行单元B对其写入300个字符‘b’，第三个执行单元读取所有字符。如果A、B被顺序串行执行那么C读出的则不会出错，但如果A、B并发执行，那结果则是我们不可料想的。
二、竞态发生的情况
- 对称多处理器（SMP）的多个CPU： 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，因此可以访问共同的外设和存储器。
- 单CPU内进程与抢占它的进程： Linux 2.6的内核支持抢占调度，一个进程在内核执行的时候可能被另一高优先级进程打断。
- 中断（硬中断、软中断、tasklet、低半部）与进程之间：中断可以打断正在执行的进程，处理中断的程序和被打断的进程间也可能发生竞态。
三、竞态的解决办法
解决竞态问题的途径是保证对共享资源的互斥访问。访问共享资源的代码区域称为临界区，临界区要互斥机制保护。Linux设备驱动中常见的互斥机制有以下方式：中断屏蔽、原子操作、自旋锁和信号量等。
延伸阅读
Linux是什么
Linux是一种自由和开源的操作系统，它的核心（称为Linux内核）最初是由林纳斯·托瓦兹（Linus Torvalds）在1991年开发的。Linux是基于UNIX的一个操作系统。
尽管Linux的开发始于个人计算机，但现在它在各种系统上运行，包括主机、超级计算机、移动设备（如Android和iOS）、路由器、电视，以及嵌入式系统等。
Linux的主要特性包括：
1. 开源：Linux的源代码可被任何人自由查看、修改和分发。这种开源的特性推动了Linux的快速发展和广泛应用。
2. 稳定性和性能：Linux系统以其出色的稳定性和性能而闻名，特别是在服务器环境中。一些Linux服务器可以连续运行数年而不需要重启。
3. 安全性：Linux具有强大的安全性能，其权限和安全控制模型有助于防止未经授权的访问。
4. 多用户和多任务：Linux原生支持多用户并发使用，以及多任务（即同时运行多个程序）。
5. 可定制：由于其开源的特性，Linux系统可以根据用户的具体需求进行高度定制。
6. 强大的命令行：Linux的命令行接口既强大又灵活，使得复杂的任务可以通过编写脚本自动完成。
7. 丰富的应用支持：大量的自由和开源软件可以在Linux上运行。
Linux广泛应用于各种计算环境中，包括服务器、桌面计算、移动设备、嵌入式系统等。在服务器市场，Linux尤其受欢迎，它是许多Web服务器和云环境的首选操作系统。
文章标题：Linux并发和竞态问题是什么，发布者：E.Z，转载请注明出处：https://worktile.com/kb/p/51724
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