1. 什么是并发
多进程访问同同一个临界资源称作并发
2. 竞态的产生原因
多个进程同时访问一个驱动的临界资源，造成资源的争抢，产生竞态。本质原因：
- 对于单核处理器，如果支持资源抢占，那么会存在竞态
- 对于多核处理器，核与核直接本身就存在竞态的现象
- 中断和进程之间存在竞态
- 中断和中断之间的竞态，取决于中断是否支持嵌套（由芯片GIC中断控制器决定，FSMP1A开发板不支持中断嵌套）
- 支持嵌套的芯片，会像进程一样打断
- 不支持嵌套，会进入队列的最前端
3. 竞态的解决方法
3.1 中断屏蔽
这种解决竞态的方法只适用于单核处理器，在进程访问临界资源时将中断屏蔽掉，要求屏蔽中断的时间尽可能短（ns）。一般屏蔽中断不使用，内核开发调试过程中会用到。
local_irq_disable(); // 屏蔽中断 // 临界资源 local_irq_enable(); // 使能中断
3.2 自旋锁（盲等锁）
概述：当一个进程访问临界资源时，给临界资源上锁。另一个进程也想访问这个临界资源，此时访问不到，此时这个进程进入自旋状态，原地等待。
特点：
- 自旋状态下的进程处于运行态，会消耗 CPU 的资源
- 自旋锁适用于临界资源比较小的场景下，在临界区中不能有延时、耗时或者休眠的操作，也不能有
copy_to_user或者copy_from_user这种数据拷贝函数
- 自旋锁会产生死锁现象（多次获取未解锁的自旋锁）
- 自旋锁可以工作于进程的上下文，也可用于中断过程
- 自旋锁上锁前会关闭抢占（因此要求临界资源尽可能小）
API：
// 1. 定义自旋锁 spinlock_t lock; // 2. 初始化自旋锁 spin_lock_init(spinlock_t *lock) // 3. 上锁 spin_lock(spinlock_t *lock) // 4. 解锁 spin_unlock(spinlock_t *lock)
实例代码：
- 以上代码并不能很好解决 LED 控制中的冲突，只是进行用法演示
3.3 信号量
概述：一个进程想要访问资源，首先获取信号量，访问完毕之后再将获取的信号量释放。如果进程资源获取不到信号量，此时这个进程进入休眠状态。
特点：
- 进程进入休眠状态后不再消耗 CPU 的资源，但是进程状态的切换需要消耗 CPU 的资源
- 信号量保护的临界区可以很大，也可以很小，另外在临界区中可以有延迟、消耗甚至休眠的操作
- 信号量不会出现死锁
- 信号量可以用于进程上下文，但是不可用于中断中
- 信号量也不会关闭抢占
API：
// 1. 定义信号量 struct semaphore sem; // 2. 初始化信号量 void sema_init(struct semaphore *sem, int val); // 3. 申请信号量（上锁） void down(struct semaphore *sem); // 信号量数值 -1 // 4. 释放信号（解锁） void up(struct semaphore *sem); // 信号量数值 +1
实例代码：
3.4 互斥体
概述：当一个进程想要访问临界资源时，需要先获取互斥体，获取到后访问，如果进程获取不到互斥体，此时获取不到的进程进入休眠状态
特点：
- 进程进入休眠状态后不再消耗 CPU 的资源，但是进程状态的切换需要消耗 CPU 的资源
- 互斥体保护的临界区可以很大，也可以很小，另外在临界区中可以有延迟、消耗甚至休眠的操作
- 互斥体不会出现死锁
- 互斥体可以用于进程上下文，但是不可用于中断中
- 互斥体也不会关闭抢占
- 使用互斥体保护临界资源时，如果进程获取不到互斥体，此时进程不会立即进入休眠状态，而是等一段时间，时间过了之后仍然获取不到互斥体，此时进程才进入休眠，互斥体的效率要比信号量高
// 1. 定义互斥体 struct mutex mutex; // 2. 初始化互斥体 mutex_init(&mutex); // 3. 上锁 void mutex_lock(struct mutex *lock); void mutex_trylock(struct mutex *lock); // 4. 解锁 void mutex_unlock(struct mutex *lock);
实例代码：
3.5 原子操作
概述：将进程访问临界资源的这个过程变成一个不可分割的原子状态，另一个进程想要访问这个临界资源，但是它无法打破这个原子状态。原子操作是通过对原子变量的数值的修改来实现的，而原子变量数值的修改通过内联汇编来完成。
原子操作会关闭内核抢占
API：
/*******************************/ // 1. 定义一个原子变量并初始化 atomic_t atm = ATOMIC_INIT(1); // 将原子变量数值初始化为 1 // 2. 对原子变量数值修改来上锁 int atomic_dev_and_test(atomic_t *v); /* 功能：将原子变量的数值减 1 并且把运算后的结果和 0 比较 * 参数： * v：原子变量的指针 * 返回值：若运算后的结果为 0，返回真，否则返回假 */ // 3. 对原子变量数值修改来解锁 void atomic_inc(atomic_t *v); /* 功能：对原子变量的数值加 1 */ /*******************************/ // 1. 定义一个原子变量并初始化 atomic_t atm = ATOMIC_INIT(-1); // 将原子变量数值初始化为 -1 // 2. 对原子变量数值修改来上锁 int atomic_inc_and_test(atomic_t *v); // 3. 对原子变量数值修改来解锁 void atomic_dec(atomic_t *v);
实例代码：
