Linux设备驱动程序 之 并发及其管理

竞态产生

Linux系统找那个存在大量的并发联系，因此会导致可能的竞态；

1. 正在运行的用户空间进程可以以多种组合方式访问我们的代码；

2. SMP系统甚至可以再不同的处理器上同时执行我们的代码；

3. 内核代码是可抢占的，因此，我们的驱动程序代码可能在任何时候丢失对处理器的独占，而拥有处理器的进程可能正在调用我们的驱动程序代码；

4. 设备中断是异步事件，也会导致代码的并发执行；

5. 内核还提供了许多可延迟代码执行的机制，比如workqueue，tasklet以及timer等，这些机制使得代码可在任何时刻执行，而不管当前进程在做什么；

6. 在现代热插拔的世界中，设备可能会在我们正使用时消失；

应对竞态

竞态通常作为对资源的共享访问结果而产生；当两个执行线程需要访问相同的数据结构或者硬件资源时，混合的可能性永远存在；因此在设计自己的驱动程序时，第一个要记住的规则是：只要可能，就应该避免资源的共享；如果没有并发的访问，也就不会有静态的产生；因此，编写内核代码应该具有最少的共享；这种思想最明显的应用就是避免使用全局变量；如果将资源放在多个执行现成都会找到的地方，就需要有足够的理由；

资源共享的硬规则

在单个执行线程之外共享硬件或者软件资源的任何时候，因为另外一个线程可能产生对资源的不一致观察，因此必须显式的管理对该资源的访问；访问管理的常见技术为“锁定”或者“互斥”，以确保一次只有一个执行现成可操作共享资源；

当内核代码创建了一个可能和其他内核部分共享的对象时，该对象必须在还有其他组件引用自己时保存存在并正常工作；这一规则产生下面的两个需求：在对象尚不能正确工作时，不能将其对内核可用，也就是说，对这类对象的应用必须得到跟踪；大多数情况下，内核会为我们处理引用计数，然而总有例外；