linux并发同步之基础概念（竞态，并发，临界区）

竞态（race condition）

    软件层面上，竞态是指 多个线程或进程读写一个共享资源(或共享设备)时的输出结果依赖于线程或进程的先后执行顺序或者时间；（更权威的介绍可以看wiki--https://en.wikipedia.org/wiki/Race_condition）.

   至于为什么会发生竞态呢？很简单，因为并发，并发使多线程，多进程环境变成可能。

   竞态具体场景：假如我们有2个进程会对一个全局变量进行++操作，理想时，程序会这样执行：

Thread 1	Thread 2		Integer value
			0
read value		←	0
increase value			0
write back		→	1
	read value	←	1
	increase value		1
	write back	→	2

   然而，由于并发的普遍存在，使得情况有时”不受控制”（不如工程师预期那样工作），可能会变成这样：

Thread 1	Thread 2		Integer value
			0
read value		←	0
	read value	←	0
increase value			0
	increase value		0
write back		→	1
	write back	→	1

并发（concurrency）

   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(即竞态?)的情况有：

1）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。

2）中断.中断可以打断正在执行的进程(哪怕是在中断上下文)，若中断处理程序对共享资源进程访问，则竞态也会发生.

3）内核抢占.2.6以后内核提供了内核可抢占特性，虽然是作为一个配置选项，但我们写程序时还是要考虑周全，故内核抢占也是作为伪并发的表现，也可能发生竞态；

临界区（critical section）

   多个线程进程对共享资源进行访问在软件表现为一个程序片段，如何避免竞态的发生呢？一个执行路径在对共享资源进行访问时禁止其他执行路径进行访问，当有一个执行路径（A）对共享资源进行访问时，如有其他执行路径想访问共享资源，须睡眠等待A执行路径退出。那么这时这个程序片段就是临界区。那么具体如何来实现临界区呢？linux内核提供了多种同步互斥机制.（如信号量，互斥量，自旋锁，RCU，原子操作等）.