並發是指多個 多個執行單元同時執行，而這對對共享的資源，比如硬件的資源、軟件的全局變量、靜態變量 的訪問，很容易導致競態，
在單核的 CPU 裡，避免競態的一個簡單有效的方法是，在進入臨界區之前，就屏蔽系統的中斷。也就是說，在進入臨界區之前，中斷被關閉，使得中斷與進程之間的並發不會發生，而且，因為進程的調度器是依賴於中斷來實現的，沒有了中斷，進程就不能被切換，保證了進程之間的並發不會發生。
方法：
local_irq_disable()
XXXXX 臨界區的代碼
local_irq_enable()
雖然 local_irq_disable() 和 local_irq_enable() 可以關閉本 CPU 的中斷，但是在 多核的 CPU裡面，並不能解決問題，因為 它們只能禁止和使能本 CPU 的中斷，並不能解決多 CPU 引發的競爭，所以在多個的裡面，一般是將關閉中斷的方法與 自旋鎖 結合使用。
如果指向禁止中斷的底部，在應該使用 locak_bh_disable() ，使能的是， local_bh_enable();
原子操作，可以保證對一個整型數據的修改的排他性，也就是說，原子操作是對一個數據進行操作，操作的過程，是不會被線程的調度機制給打斷，也就是說，一旦開始，是絕對不會睡眠和阻塞的，直到操作結束。對於整形數的操作，分別是對整型數和位進行原子的操作。
1.2.1、整型原子的操作
（1）設置原子變量的值
void atomic_set(atomic_t *v,int i); // 設置原子變量的值為 i
atomic_t v = ATOMIC_INIT(0) ; // 定義原子變量 V，並初始化為 0
（2）獲取原子變量的值
atomic_read(atomic_t *v) // 返回值就是原子變量的值
（3）原子的操作
void atomic_add(int i, atomic_t *v) // i + v
void atomic_sub(int i,atomic_t *v ) // v – i
（4）操作並測試
int atomic_inc_an_test(atomic_t *v) // 自加1，測試是否為0，使得話返回 true
int atomic_dec_and_test(atomic_t *v) // 自減 1，測試是否為 0，使得話，返回 true
（5）操作與返回
int atomic_add_reture(int i, atomic_t *v); // V + i，返回新的值
int atomic _sub_return(int i, atomic_t *v) // v – i ,返回新的值
int atomic_inc_return(atomic_t *v) // V + 1
int atomic_dec_return(atomic_t *v) // V – 1
（1）設置為
void set_bit(nr,void * addr) // 設置地址 addr 的 第 nr 位 為 1
（2）清除位
void clear_bit(nr, void *addr) // 設置地址 addr 的 第 nr 位 為 0
(3)改變位
void change_bit（nr, void *addr） // 設置地址 addr 的 第 nr 位 反轉
(4)檢測位
test_bit(nr, void *addr); // 返回 addr 第 nr 位的 值
（5）測試與操作為
int test_and_set_bit(nr, void *addr);
先進行測試，之後在進行位的設置。
原子操作的特性，就對原子數的操作的時候，絕對不會被線程的調度器進行打斷，也就說，這個時間段，是沒進程的上下文之間的切換，進一步說，就是絕對不會出現睡眠和阻塞。
自旋鎖 spin lock，是另外一種對臨界資源進行互斥訪問的手段，它的實現也是借助了 原子操作實現的。自旋鎖的機制是，進程對資源的訪問之前，需要對特性的內存進行讀取，當讀取到值，也就是獲得到鎖的時候，就有權限進入下一步的操作；而其他的進程沒有獲得到鎖的時候，就就如原地的等待，然後再次進行讀取，這個等待、讀取的過程，我們稱之為自旋。
（1）鎖的定義
spinlock_t lock;
（2）鎖的初始化
spin_lock_init(lock) // 完成初始化
（3）獲得鎖
spin_lock(lock)
嘗試去獲得鎖，如果獲得，就馬上返回，沒有獲得的話，就進入自旋的狀態，Linux 也提供非阻塞的方式：
spin_trylock(lock)
獲得鎖的時候，返回 true，沒有獲得的時候，就返回 false
(4)釋放鎖
spin_unlock(lock)
spinlock_t lock;
spin_init_lock(lock);
spin_lock(lock);
XXXX 臨界區代碼
spin_unlock(lock);
在單 CPU 和內核可被搶占的系統中，自旋鎖在獲得鎖的期間，內核的搶占就是被禁止的，因此，這個時候，是可以完全保證獲得鎖器件的臨界區操作代碼，不收到其他進程的打擾；但是在 多核的 CPU 中，其中的一個 CPU 獲得了自旋鎖，但是，只是在該 CPU 上的搶占調度被禁止了，其他核心的CPU 是並沒有被禁止搶占調度的，所以為了保證在多核的情況，臨界區不受到本 CPU 和其他的 CPU 搶占進程的打擾。
因為自旋鎖的底層是借助原子操作實現的，保證了獲得鎖的器件的操作是不會被被本 CPU 和其他 CPU 的進程調度所影響，而且，自旋鎖關閉了搶占系統，但是這些特性並不能保證在得到鎖的的時候，執行臨界區代碼的時候，不受到中斷和底部（BH）的影響，也就是這個時候，本 CPU 的中斷發生的時候，還是會反過來影響臨界區的代碼，所以一般是假如關閉中斷的操作，這個時候就借助了鎖的衍生機制
spin_lock_irq = spin_lock() + local_irq_disable() // 獲得鎖的同時，關閉中斷
spin_inlock_irq = spin_unlock() + local_irq_enable // 釋放鎖的同時，打開中斷
spin_lock_irqsave = spin_lock() + locak_irq_save() // 獲得鎖的同時，關閉中斷，且保存中斷的狀態
spin_lock_irqrestore() = spin_unlock() + locak_irq_restore() // 釋放鎖的同時，將中斷狀態進行回復
spin_lock_bh() = spin_lock() + local_bh_disable() ; // 獲得鎖的同時，關閉底部中斷
spin_unlock_bh() = spin_unlock() + local_bh_enable // 釋放鎖，且恢復底部中斷
當在自旋鎖內部加了中斷的時候，CPU0 獲得了自旋鎖，進入了原子的操而CPU 1 在 CPU0 還沒有釋放鎖的時候，CPU1 就只等原地等待（浪費
了 CPU）；而且，中斷的話，就避免受到 本 CPU 的影響，保證了內核並發的可能。
1.3.4、自旋鎖注意事項
（1）因為在獲得了自旋鎖之後，CPU 就開始了原子的操作，其他的CPU 就會原地一直自旋，等待的過程，並不是睡眠，所以浪費了 N 多的資源，所以，一般上，進程擁有鎖的時間都是非常的短的，這樣才是比較的劃算；如果臨界區的代碼非常大的話，其他的 CPU 就一直原地等待，浪費了資源，導致了系統性能的降低。
（2）進程在擁有一個鎖的期間，不能再嘗試去獲取本鎖，否則導致死鎖。
（3）在獲得自旋鎖的器件，絕對不能出現進程調度的情況，也就是，絕對不能出現進程的睡眠和進程的阻塞，不能出現 copy_tousr或者copy_from_usr，kmalloc、msleep等函數，因為自旋鎖實現就是通過原子操作實現的，原子操作的特性，就是一旦開始執行，絕對不會出現進程的調度，否則會導致內核的崩潰。
信號量，是非常常用的一種同步互斥的手段，類似於燈，當等的個數不為零的時候，進程獲取資源的時候，就將燈拿走一個；當釋放資源的時候，就將燈放回去；當燈為零的時候，這個時候，進程將被掛起，進入睡眠的狀態，直到被喚醒。
1.4.1、API
（1）定義信號量
struct semaphore sem；
（2）初始化信號量
void sema_init(struct semaphore * sem, int val)
初始化信號量的值為 val
（3）獲得信號量
int down(struct semaphore * sem)
獲得信號量，和獲得鎖差不多，當沒有得到信號量的時候，就進入睡眠的狀態，也就是說，不能在中斷裡面被使用，因為中斷全部被關閉了，進程的調度器是依賴中斷實現的，沒有了中斷，當睡眠的進程，擁有沒有進程調度器去喚醒進程，導致程序用死停在那裡。內核也提供了可以被打斷的接口
int down_interruptible(struct semaphore *sem)
回去嘗試去獲取信號量，沒有獲得的時候，進入睡眠，但是可以被打斷，，
int dowun_trylock(struct semaphore *sem)
即使在沒有活動信號量的情況下，也不會導致睡眠，而是立即返回，所以可以在中斷的上下文進行使用
（4）釋放信號量
void up(struct semaphore *sem)
當信號量初始化為 1 的時候，實現的就是互斥鎖的功能
互斥鎖的使用方法，和信號量的幾乎一模一樣 ，只是接口名字不一樣而已。
（1）定義互斥鎖
struct mutex mymutex;
（2）初始化互斥鎖
mutex_init( struct mutex *mymutex)
（3）獲得互斥鎖
void mutex_lock( struct mutex mymutex;)
當然也有，void mutex_lock_interruptible( struct mutex mymutex;) 和 void mutex_trylock( struct mutex mymutex;)
（4）釋放互斥鎖
void mutex_unlock(struct mutex mymutex)
（1） 自旋鎖在沒有獲得鎖的時候，就只能是原地的等地，因此開銷就是其他進程獲得鎖執行的時間；而互斥鎖的話，在沒有獲得鎖，就會睡眠當前的進程，鎖帶來的開銷，是進程切換帶來的開銷。
（2）互斥鎖的過程，會帶來進程的睡眠 ，因此，互斥鎖是絕對不能出現在中斷的上下文；自旋鎖則不然，非常適合與中斷一起配合使用；自旋鎖保護的臨界區，絕對不能出現進程的阻塞以及睡眠。
