kernel 本身就是個 multithread concurrent 的系統。在 沒有適當保護下，存取共享資 源很容易發生 race condition。共享資源包含周邊IO及共用的變數資料結構等。可透過適 當的 synchronization 機制提供 critical section 來保護資源的存取。

個人認為 kernel 裡面與 concurrency 相關的機制大致分為以下幾類，

1. architecture support
   • barrier
   • atomic operation
2. busy-waiting lock：CPU loop 等待直到取得lock。critical section 中不允許睡眠 。通常用來在 SMP 下保護資料數據結構。有以下幾種，
   • atomic operation
   • spinlock
   • reader/writer spinlock
   • seqlock
3. lock-free synchronization： 透過區分 reader 與 writer 的角色以及 deferred destruction 來減少 lock 的使用。
   • rcu
   • kfifo
   • percpu data
4. blocking synchronization：如果沒有拿到 lock 會進入睡眠。通常用來保護較大的 critical section 與存取 IO 相關的機制。可分為以下幾種，
   • semaphore
   • reader/writer semaphore
   • mutex
   • completion

註：

1. 本文同步刊載與 Taiwan Linux Kernel Hacker 的 hackpad
2. Taiwan Linux Kernel Hacker 為 Facebook 上研究 Linux Kernel 的社團