首先我們來了解下爲什麼要對設備驅動中引入併發控制，這個問題簡單的理解就是設備資源只有一個，但是在同時間內，有好多的進程需要訪問它。對設備資源進行併發控制，讓其在同一時間只能被一個進程訪問，這樣就不能造成訪問的紊亂問題，解決了訪問資源的競態。
例如有一段內存空間，存儲了數據，有多個進程能夠對這段資源進行讀寫，當一個進程對資源進行寫操作的時候，來了另一個進程對資源進行讀操作，在沒有寫完這段內存的時候進行讀訪問，這種多個進程對資源的併發訪問就導致了競態的產生。
競態發生的類型：
（1）多核處理器容易發生CPU之間的對內存和外設的併發訪問。
（2）單內核處理的CPU的進程之間的訪問共享資源。
（3）中斷與進程之間的資源訪問。
對訪問的共享資源代碼區域成爲臨界區（critical sections）。那麼如果對這段臨界區的訪問進行保護，而避免產生競態呢？途徑有：
（1） 中斷屏蔽
中斷屏蔽的使用方法：
local_irq_disable(); // 屏蔽中斷
....
critical section // 臨界區
.....
local_irq_enable(); // 開中斷
場合：保證正在執行的內核路徑不被中斷處理程序所搶佔。是中斷和進程之間能夠產生的競態使用的方法。
要求：臨界區的代碼應該非常短，時間長會導致其他中斷不能相應，後果很嚴重。
注意：中斷屏蔽智能禁止和使能本CPU的中斷，多核的CPU不能解決競態，單獨使用時需要和自旋鎖配合使用。
（2）原子操作
原子操作有位和整數原子操作兩種類型。
原子操作有好幾個函數，實現原子變量的設置、獲取、加減、自加自減等操作。
在這裏以實例的方式介紹：
/*這個例子是使用原子操作來實現設備只能被一個進程打開*/
// 首先定義一個原子變量
static atomic_t xxxx_available ATOMIC_INIT(1);
static int xxx_open(struct inode *inode,struct file*filp)
{ // atomic_dec_and_test() 函數是減去一時候爲零，爲零返回true,否則返回flase.
// 如果設備沒有打開，測試返回TRUE，取反的話不執行if 語句下面的代碼。返回打開成功
// 如果已經打開，返回false,取反爲1，執行if
if(!atomic_dec_and_test(&xxx_available)){
atomic_inc(&xxx_available); 把減掉的1加上
return -EBUSY; // 已經被打開了
}
...
return 0； 打開成功
}
static int xxx_release(struct inode *inode, struct file *filp)
{
atomic_inc(&xxx_available); /* 釋放設備 */
return 0;
}
（3）自旋鎖
“自旋鎖（Spin Lock）是一種典型的對臨界資源進行互斥訪問的手段，其名稱來源於它的工作方式。爲了獲得一個自旋鎖，在某CPU上運行的代碼需先執行一個原子操作，該操作測試並設置（Test-And-Set）某個內存變量。由於它是原子操作，所以在該操作完成之前其他執行單元不可能訪問這個內存變量。如果測試結果表明鎖已經空閒，則程序獲得這個自旋鎖並繼續執行；如果測試結果表明鎖仍被佔用，程序將在一個小的循環內重複這個“測試並設置”操作，即進行所謂的“自旋”，通俗地說就是“在原地打轉””--Linux驅動開發詳解中所說。
自旋鎖的使用：
/*
1）定義自旋鎖：spinlock_t lock;
2) 初始化自旋鎖： spin_lock_init(lock);
3) 獲取自旋鎖：spin_lock(lock);
spin_trylock(lock); 這個函數是獲取是如果能立馬獲取的話返回 true ,否則false，是不等待，不原地旋轉。
4） 釋放自旋鎖： spin_unlock(lock);
*/
使用模板：
/* 定義一個自旋鎖 */
spinlock_t lock;
spin_lock_init(&lock);
spin_lock (&lock) ; /* 獲取自旋鎖，保護臨界區 */
. . ./* 臨界區 */
spin_unlock (&lock) ; /* 解鎖 */
場合：針對多核和單核的搶佔情況
注意：（1）自旋鎖能夠受到中斷和底半部的影響。因此和中斷有拓展的函數存在，形成整套的自旋鎖機制。這裏就不介紹了。
（2）自旋鎖是忙等鎖，如果佔用鎖的時間既短暫的話，使用合理，長時間的話等待時間長降低了系統的性能。
（3）遞歸使用自旋鎖會導致鎖死的情況發生。
（4）在自旋鎖鎖定期間不能調用可能引起進程調度的函數。例如copy_from_user(), copy_to_user(), kmalloc(), msleep()。
（5）衍生的讀寫自旋鎖、順序自旋鎖。
（4）信號量
信號量是實現同步和互斥訪問的重要手段，使用過程有定義信號量、初始化信號量、獲取信號量及釋放信號量。當能獲取到信號量是進入臨界保護區，當不能獲取信號量是進入休眠狀態。由此可見和自旋鎖不同的是信號量不在原地旋轉等待，而是直接進入休眠。
struct semaphore sem;
void sema_init(struct semaphore *sem, int val);
void down(struct semaphore * sem);
int down_interruptible(struct semaphore * sem);
int down_trylock(struct semaphore * sem);
void up(struct semaphore * sem);
場合：1）用於互斥，是對一段臨界區實現互斥訪問。
2）用於同步，兩個進程之間的同步， 一個進程釋放信號量後，另一個進程獲取到信號量後再執行。（生產者和消費者問題）
注意：mutex也可以用於互斥，一般常使用信號量來同步，互斥傾向於mutex。
（5）互斥體
mutex 的使用和信號量基本相同，實現互斥訪問的場合。
不同點： 互斥體是實現進程之間對資源的互斥訪問，如果互斥體搶佔失敗的情況下會進行進程之間的切換，當前的進程進入到睡眠態。而自旋鎖如果訪問失敗的話會在原地等待，自旋鎖釋放，不會進行進程切換，如果訪問臨界區時間短時，自旋鎖不進行進程切換，比較方便。如果在中斷中使用只能選擇自旋鎖。中斷中不能上下文切換，阻塞。
（6）完成量
到最後說下完成量，完成量是當一個進程執行某段代碼完成後，喚醒另一個進程執行的操作。
操作有定義完成量，初始化完成量，等待完成量和喚醒完成量。
使用過程是:
1)先定義，初始化 。。。。
2) 進程1 執行代碼，執行完了 喚醒完成量,complete（&done）。
3）進程2 wait_for_completion(&done),如果等待完成，則執行進程2下面的代碼。
在以後的筆記中會舉個併發控制的設備驅動加深理解。