并发与竟态

概念
并发：多个执行单元同时被执行。
竟态：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等)的访问导致的竞争状态。

一 信号量
信号量的实现也是与体系结构相关的，定义在<asm/semaphore.h>，struct semaphore类型用来表示信号量。

1 定义信号量
 struct semaphore sem；

2 初始化信号量
 void sema_init(struct semaphore *sem， int val)
  该函数用于初始化设置信号量的初值，它设置信号量sem的值为val。

void init_MUTEX(struct semaphore *sem)
 该函数用于初始化一个互斥锁，即它把信号量sem的值设置为1.

void init_MUTEX_LOCKED(struct semaphore *sem)
 该函数也用于初始化一个互斥锁，但它把信号量sem的值设置为0，即一开始就处于已锁状态。

定义与初始化的工作可由如下宏一步完成：
 DECLARE_MUTEX(name)
 定义一个信号量name，并初始化它的值为1。
 DECLARE_MUTEX_LOCKED(name)
 定义一个信号量name，但把它的初始值设置为0，即锁在创建时就处在已锁状态。

3. 获取信号量
 void down(struct semaphore * sem)获取信号量sem，可能会导致进程睡眠(TASK_UNINTERRUPTABLE)，因此不能在中断上下文使用该函数。该函数将把sem的值减1，如果信号量sem的值非负，就直接返回，否则调用者将被挂起，直到别的任务释放该信号量才能继续运行。

 int down_interruptible(struct semaphore * sem)
 获取信号量sem。如果信号量不可用，进程将被置为TASK_INTERRUPTIBLE类型的睡眠状态。该函数由返回值来区分是正常返回还是被信号中断返回，如果返回0，表示获得信号量正常返回，如果被信号打断，返回-EINTR。

 down_killable(struct semaphore *sem)
 获取信号量sem。如果信号量不可用，进程将被置为TASK_KILLABLE类型的睡眠状态注：
down()函数现已不建议继续使用。建议使用
down_killable() 或 down_interruptible() 函数。

4. 释放信号量
 void up(struct semaphore * sem)
 该函数释放信号量sem，即把sem的值加1，如果sem的值为非正数，表明有任务等待该信号量，因此唤醒这些等待者

二 自旋锁
自旋锁最多只能被一个可执行单元持有。自旋锁不会引起调用者睡眠，如果一个执行线程试图获得一个已经被持有的自旋锁，那么线程就会一直进行忙循
环，一直等待下去，在那里看是否该自旋锁的保持者已经释放了锁，“自旋”就是这个意思。

 spin_lock_init(x)
 该宏用于初始化自旋锁x，自旋锁在使用前必须先初始化。
 spin_lock(lock)
 获取自旋锁lock，如果成功，立即获得锁，并马上返回，否则它将一直自旋在那里，直到该自旋锁的保持者释放。
 spin_trylock(lock)
 试图获取自旋锁lock，如果能立即获得锁，并返回真，否则立即返回假。它不会一直等待被释放。
 spin_unlock(lock)
 释放自旋锁lock，它与spin_trylock或spin_lock配对使用。

三 信号量PK自旋锁
 信号量可能允许有多个持有者，而自旋锁在任何时候只能允许一个持有者。当然也有信号量叫互斥信号量(只能一个持有者)，允许有多个持有者的信号量叫计数信号量。信号量适合于保持时间较长的情况；而自旋锁适合于保持时间非常短的情况，在实际应用中自旋锁控制的代码只有几行，而持有自旋锁的时间也一般不会超过两次上下文切换的时间，因为线程一旦要进行切换，就至少花费切出切入两次，自旋锁的占用时间如果远远长于两次上下文切换，我们就应该选择信号量。