首先我们来了解下为什么要对设备驱动中引入并发控制，这个问题简单的理解就是设备资源只有一个，但是在同时间内，有好多的进程需要访问它。对设备资源进行并发控制，让其在同一时间只能被一个进程访问，这样就不能造成访问的紊乱问题，解决了访问资源的竞态。
例如有一段内存空间，存储了数据，有多个进程能够对这段资源进行读写，当一个进程对资源进行写操作的时候，来了另一个进程对资源进行读操作，在没有写完这段内存的时候进行读访问，这种多个进程对资源的并发访问就导致了竞态的产生。
竞态发生的类型：
（1）多核处理器容易发生CPU之间的对内存和外设的并发访问。
（2）单内核处理的CPU的进程之间的访问共享资源。
（3）中断与进程之间的资源访问。
对访问的共享资源代码区域成为临界区（critical sections）。那么如果对这段临界区的访问进行保护，而避免产生竞态呢？途径有：
（1） 中断屏蔽
中断屏蔽的使用方法：
local_irq_disable(); // 屏蔽中断
....
critical section // 临界区
.....
local_irq_enable(); // 开中断
场合：保证正在执行的内核路径不被中断处理程序所抢占。是中断和进程之间能够产生的竞态使用的方法。
要求：临界区的代码应该非常短，时间长会导致其他中断不能相应，后果很严重。
注意：中断屏蔽智能禁止和使能本CPU的中断，多核的CPU不能解决竞态，单独使用时需要和自旋锁配合使用。
（2）原子操作
原子操作有位和整数原子操作两种类型。
原子操作有好几个函数，实现原子变量的设置、获取、加减、自加自减等操作。
在这里以实例的方式介绍：
/*这个例子是使用原子操作来实现设备只能被一个进程打开*/
// 首先定义一个原子变量
static atomic_t xxxx_available ATOMIC_INIT(1);
static int xxx_open(struct inode *inode,struct file*filp)
{ // atomic_dec_and_test() 函数是减去一时候为零，为零返回true,否则返回flase.
// 如果设备没有打开，测试返回TRUE，取反的话不执行if 语句下面的代码。返回打开成功
// 如果已经打开，返回false,取反为1，执行if
if(!atomic_dec_and_test(&xxx_available)){
atomic_inc(&xxx_available); 把减掉的1加上
return -EBUSY; // 已经被打开了
}
...
return 0； 打开成功
}
static int xxx_release(struct inode *inode, struct file *filp)
{
atomic_inc(&xxx_available); /* 释放设备 */
return 0;
}
（3）自旋锁
“自旋锁（Spin Lock）是一种典型的对临界资源进行互斥访问的手段，其名称来源于它的工作方式。为了获得一个自旋锁，在某CPU上运行的代码需先执行一个原子操作，该操作测试并设置（Test-And-Set）某个内存变量。由于它是原子操作，所以在该操作完成之前其他执行单元不可能访问这个内存变量。如果测试结果表明锁已经空闲，则程序获得这个自旋锁并继续执行；如果测试结果表明锁仍被占用，程序将在一个小的循环内重复这个“测试并设置”操作，即进行所谓的“自旋”，通俗地说就是“在原地打转””--Linux驱动开发详解中所说。
自旋锁的使用：
/*
1）定义自旋锁：spinlock_t lock;
2) 初始化自旋锁： spin_lock_init(lock);
3) 获取自旋锁：spin_lock(lock);
spin_trylock(lock); 这个函数是获取是如果能立马获取的话返回 true ,否则false，是不等待，不原地旋转。
4） 释放自旋锁： spin_unlock(lock);
*/
使用模板：
/* 定义一个自旋锁 */
spinlock_t lock;
spin_lock_init(&lock);
spin_lock (&lock) ; /* 获取自旋锁，保护临界区 */
. . ./* 临界区 */
spin_unlock (&lock) ; /* 解锁 */
场合：针对多核和单核的抢占情况
注意：（1）自旋锁能够受到中断和底半部的影响。因此和中断有拓展的函数存在，形成整套的自旋锁机制。这里就不介绍了。
（2）自旋锁是忙等锁，如果占用锁的时间既短暂的话，使用合理，长时间的话等待时间长降低了系统的性能。
（3）递归使用自旋锁会导致锁死的情况发生。
（4）在自旋锁锁定期间不能调用可能引起进程调度的函数。例如copy_from_user(), copy_to_user(), kmalloc(), msleep()。
（5）衍生的读写自旋锁、顺序自旋锁。
（4）信号量
信号量是实现同步和互斥访问的重要手段，使用过程有定义信号量、初始化信号量、获取信号量及释放信号量。当能获取到信号量是进入临界保护区，当不能获取信号量是进入休眠状态。由此可见和自旋锁不同的是信号量不在原地旋转等待，而是直接进入休眠。
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);
场合：1）用于互斥，是对一段临界区实现互斥访问。
2）用于同步，两个进程之间的同步， 一个进程释放信号量后，另一个进程获取到信号量后再执行。（生产者和消费者问题）
注意：mutex也可以用于互斥，一般常使用信号量来同步，互斥倾向于mutex。
（5）互斥体
mutex 的使用和信号量基本相同，实现互斥访问的场合。
不同点： 互斥体是实现进程之间对资源的互斥访问，如果互斥体抢占失败的情况下会进行进程之间的切换，当前的进程进入到睡眠态。而自旋锁如果访问失败的话会在原地等待，自旋锁释放，不会进行进程切换，如果访问临界区时间短时，自旋锁不进行进程切换，比较方便。如果在中断中使用只能选择自旋锁。中断中不能上下文切换，阻塞。
（6）完成量
到最后说下完成量，完成量是当一个进程执行某段代码完成后，唤醒另一个进程执行的操作。
操作有定义完成量，初始化完成量，等待完成量和唤醒完成量。
使用过程是:
1)先定义，初始化 。。。。
2) 进程1 执行代码，执行完了 唤醒完成量,complete（&done）。
3）进程2 wait_for_completion(&done),如果等待完成，则执行进程2下面的代码。
在以后的笔记中会举个并发控制的设备驱动加深理解。