一、并发及其管理
竞态通常是作为对资源的共享访问结果而产生的。
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。若没有并发访问，就不会有竞态。这种思想的最明显的应用是避免使用全局变量。
但是，资源的共享是不可避免的 ，如硬件资源本质上就是共享、指针传递等等。
资源共享的硬性规则：
（1）在单个执行线程之外共享硬件或软件资源的任何时候，因为另外一个线程可能产生对该资源的不一致观察，因此必须显示地管理对该资源的访问。--访问管理的常见技术成为“锁定”或者“互斥”：确保一次只有一个执行线程可操作共享资源。
（2）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持存在（并正确工作）。对象尚不能正确工作时，不能将其对内核可用。
二、信号量和互斥体
一个信号量（semaphore: 旗语，信号灯）本质上是一个整数值，它和一对函数联合使用，这一对函数通常称为P和V。希望进入临届区的进程将在相关信号量上调用P；则信号量减一，如果信号量的值大于或等于零，进程可以继续。相反，如果信号量的值小于零（或更小），进程必须等待知道其他人释放该信号。对信号量的解锁通过调用V完成；该函数增加信号量的值，并在必要时唤醒等待的进程。
当信号量用于互斥时（即避免多个进程同是在一个临界区运行），信号量的值应初始化为1。这种信号量在任何给定时刻只能由单个进程或线程拥有。在这种使用模式下，一个信号量有事也称为一个“互斥体
（mutex）”,它是互斥（mutual exclusion）的简称。Linux内核中几乎所有的信号量均用于互斥。
以下是信号量初始化的方法：
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/*初始化函数*/
void sema_init(struct semaphore *sem, int val);
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由于信号量通常被用于互斥模式。所以以下是内核提供的一组辅助函数和宏：
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/*方法一、声明+初始化宏*/
DECLARE_MUTEX(name);
DECLARE_MUTEX_LOCKED(name);
/*方法二、初始化函数*/
void init_MUTEX(struct semaphore *sem);
void init_MUTEX_LOCKED(struct semaphore *sem);
/*带有“_LOCKED”的是将信号量初始化为0，即锁定，允许任何线程访问时必须先解锁。没带的为1。*/
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P函数为：
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void down(struct semaphore *sem); /*不推荐使用，会建立不可杀进程*/
int down_interruptible(struct semaphore *sem);/*推荐使用，使用down_interruptible需要格外小心，若操作被中断，该函数会返回非零值，而调用这不会拥有该信号量。对down_interruptible的正确使用需要始终检查返回值，并做出相应的响应。*/
int down_trylock(struct semaphore *sem);/*带有“_trylock”的永不休眠，若信号量在调用是不可获得，会返回非零值。*/
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V函数为：
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void up(struct semaphore *sem);/*任何拿到信号量的线程都必须通过一次（只有一次）对up的调用而释放该信号量。在出错时，要特别小心；若在拥有一个信号量时发生错误，必须在将错误状态返回前释放信号量。*/
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在scull中使用信号量
其实在之前的实验中已经用到了信号量的代码，在这里提一下应该注意的地方：
在初始化scull_dev的地方：
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/* Initialize each device. */
for (i = 0; i < scull_nr_devs; i++) {
scull_devices[i].quantum = scull_quantum;
scull_devices[i].qset = scull_qset;
init_MUTEX(&scull_devices[i].sem);/* 注意顺序：先初始化好互斥信号量 ，再使scull_devices可用。*/
scull_setup_cdev(&scull_devices[i], i);/*信号量必须在scull设备对系统其他部分可用前被初始化，因此，我们在scull_setup_cdev之前调用了init_MUTEX*/
}
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而且要确保在不拥有信号量的时候不会访问scull_dev结构体。
接下来，我们必须仔细检查代码，确保在不拥有该信号量的时候不会访问scull_dev数据结构。例如，scull_write的开始处包含下面的代码：
if(down_interruptible(&dev->sem))
return -ERESTARTSYS
解释一下这条语句，sem初始化为1，所以如果(down_interruptible(&dev->sem))为0,则获得该信号量，如果非0,则返回错误
不管scull_write是否能够成功完成其他工作，它都必须释放信号量。如果一切正常，执行过程将到达该函数的最后几行：
out:
up(&dev->sem);
return retval;
读取者/写入者信号量
只读任务可并行完成它们的工作，而不需要等待其他读取者退出临界区。Linux内核提供了读取者/写入者信号量“rwsem”，使用是必须包括 。
初始化：
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void init_rwsem(struct rw_semaphore *sem);
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只读接口：
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void down_read(struct rw_semaphore *sem);
int down_read_trylock(struct rw_semaphore *sem);/*能访问时返回非0*/
void up_read(struct rw_semaphore *sem);
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写入接口：
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void down_write(struct rw_semaphore *sem);
int down_write_trylock(struct rw_semaphore *sem);
void up_write(struct rw_semaphore *sem);
void downgrade_write(struct rw_semaphore *sem);/*该函数用于把写者降级为读者，这有时是必要的。因为写者是排他性的，因此在写者保持读写信号量期间，任何读者或写者都将无法访问该读写信号量保护的共享资源，对于那些当前条件下不需要写访问的写者，降级为读者将，使得等待访问的读者能够立刻访问，从而增加了并发性，提高了效率。*/-->这句话tekkman解释的非常好--liushbin
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一个 rwsem 允许一个写者或无限多个读者来拥有该信号量. 写者有优先权; 当某个写者试图进入临界区, 就不会允许读者进入直到写者完成了它的工作. 如果有大量的写者竞争该信号量，则这个实现可能导致读者“饿死”，即可能会长期拒绝读者访问。因此, rwsem 最好用在很少请求写的时候, 并且写者只占用短时间.
completioncompletion是一种轻量级的机制，它允许一个线程告诉另一个线程某个工作已经完成。代码必须包含
。使用的代码如下：
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DECLARE_COMPLETION(my_completion);/* 创建completion（声明+初始化） */
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struct completion my_completion;/* 动态声明completion 结构体*/
static inline void init_completion(&my_completion);
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