资源

一个可供线程访问的变量、设备或内存块等类型的实体被称为资源。 可供多个线程访问的资源被称为共享资源；

并发竞争

并发是指多个执行单元同时、并发执行。而并发的执行单元对共享资源的访问被称为共享资源竞争。
如果在访问共享资源时不独占该共享资源，可能会造成资源异常（如变量值混乱、设备出错或内存块内容不是期望值等），进而导致程序运行异常甚至崩溃。

SylixOS支持SMP与内核抢占，在此环境下更是充满了并发与竞争。
在SylixOS中，可能导致并发与竞争的情况有：

• 对称多处理器（SMP）。SMP是一种紧耦合、共享存储的系统模型，特点是多个CPU可以使用共同的系统总线，因此可访问共同的外设和存储器；
• 内核进程的抢占。SylixOS是可抢占的，所以一个内核进程可能被另一个高优先级的内核进程抢占。如果两个进程共同访问共享资源，就会出现竞争。
• 中断。中断可打断正在执行的进程，若中断处理程序访问进程正在访问的资源，则也会引发竞争。中断也可能被新的更高优先级的中断打断，因此，多个中断之间也可能引起并发而导致竞争。

以上三种情况只有SMP是真正意义上的并行，而其他都是宏观上的并行，微观上的串行，但是都会引发对共享资源的竞争问题。

举例：
现在有两个线程（线程A和线程B）需要同时将同一个变量V（初始值为0）进行加一操作。
在RISC机器上，一般都是load/store体系结构，即访问内存只允许load和store操作； 变量V自增操作的机器指令流程如下：
(1) 加载变量V的地址到CPU的工作寄存器0；
(2) load指令将工作寄存器0存储的地址里的内容加载工作寄存器1；
(3)inc指令将工作寄存器1的值加一；
(4) store指令将工作寄存器1的值保存到工作寄存器0指向的地址。
由上看到，变量V的自增操作不是一步完成的，如果线程A和线程B依次完成以上四步，那么最后变量V的值将会是2。
如果线程A完成了前面三步，这时线程B打断了线程A的工作，线程B将变量V改写为1；随后线程A继续执行第四步，那么最后变量V的值仍然是1，这显然不是我们期望的。

互斥访问

为了解决这种问题，我们需要对该过程进行互斥访问，互斥是一种排它性行为，也即同一时间只允许一个线程访问共享资源。实现互斥有多种方法：关中断、禁止任务调度、信号量等。

针对上面的过程，我们可以加入一把锁（信号量），在进行变量V的自增操作前必须占有该锁，操作完成后释放该锁；假设锁已经被线程A占有，如果线程B也要申请该锁，因为锁具有排它性，线程B将被阻塞；这样确保了同一时间只有一个线程能访问该变量，这样变量V的值就不会有混乱的风险。

我们称被锁保护的区域为临界区。 如果临界区保护的代码不可被打断，那么过程是原子性的操作，不可打断意味着临界区内不存在阻塞和硬件中断发生，原子性操作屏蔽了当前CPU核心的硬件中断响应，所以原子性操作应该尽量简短。

在多线程环境下，每一个变量的操作都需要小心对待。多线程编程可以使我们的程序清晰和易于实现，但需要我们谨慎地设计。SylixOS为我们准备了大量解决多线程编程互斥问题的解决方案，例如信号量、互斥锁、消息队列等。

标签：SylixOS,变量,互斥,访问,竞争,线程,中断,并发,资源
来源： https://blog.csdn.net/ScilogyHunter/article/details/112429602