竞争条件
竞争条件的含义是：两个或多个进程读写某些共享数据，而最后的结果取决于进程运行的精确时序。
如图，假设在打印机程序中，进程 A 和 B 同时决定将一个文件排队打印，A 读到 in=7（文件排队的位置）
，将 7 存在一个局部变量中，此时发生一次时钟中断，CPU 将进程切换到 B ，B 也读取到 in=7，并继续运行，将 7 加 1 变为 8 。而当进程 A 继续运行时，将需要打印的文件名保存在 7 的位置，直接覆盖了进程 B 保存的文件名，进程 B 将永远得不到任何打印输出。
临界区
要避免竞争条件，关键是要找出某种途径来阻止多个进程同时读写共享的数据。
我们把对共享内存进行访问的程序片段称作临界区域或临界区，如果能够适当地安排，使得两个进程不可能同时处于临界区中，就能够避免竞争条件。为保证使用共享数据的并发进程能够正确高效地进行协作，需要满足以下 4 个条件：
- 任何两个进程不能同时处于其临界区
- 不应对 CPU 的速度和数量做任何假设
- 临界区外运行的进程不得阻塞其他进程
- 不得使进程无限期等待进入临界区
忙等待的互斥
几种当一个进程在临界区中更新共享内存时，其他进程不会进入临界区，也不会带来任何麻烦的方案。
屏蔽中断
单处理器系统中，最简单的方法是使每个进程在刚刚进入临界区后立即屏蔽所有中断，并在要离开之前打开中断。屏蔽中断后，时钟中断也被屏蔽，CPU 只有发生时钟中断或其他中断时才会进行进程切换。
这种方案的缺点是，把屏蔽中断的权力交给用户进程是不明智的，另外，如果系统是多处理器，那么将是无效的。
锁变量
这种方案设想有一个共享变量（锁），初始值为 0 ，当一个进程想进入临界区，首先测试这把锁的值，如果为 0 ，怎将其设置为 1 并进入临界区，如果为 1，则等待其值变为 0 。但这种方案包含了打印机程序一样的疏漏，即当读出锁为 0 时，刚好发生进程切换。
严格轮换法
严格轮换法使用一个变量记录轮到哪个进程进入临界区，并检查或更新内存。进程使用忙等待的方式，连续测试这个变量，直到轮到该进程。该方案要求两个进程严格地轮流进入临界区，尽管这的确避免了所有的竞争条件，但这种方式浪费 CPU 的时间，并且违法了第三条（临界区外运行的进程不得阻塞其他进程），所以通常应该避免。
Peterson解法
TSL 指令
这是一种需要硬件支持的方案，执行 TSL 指令的 CPU 将锁住内存总线，以禁止其他 CPU 在本指令结束之前访问内存。与屏蔽中断不同的是，屏蔽中断无法阻止总线上的第二个处理器访问内存。
睡眠与唤醒
Peterson解法和TSL 指令都是正确的，但它们都将导致忙等待。本质上，它们的解法是，当一个进程想进入临界区时，先检查是否允许进入，若不允许，则该进程原地等待，直到允许为止。
优先级反转问题：假设当前有两个进程，H 进程优先级较高，只要处于就绪状态就会运行，L 优先级较低。某一时刻，当 L 进入临界区，此时 H 处于就绪状态，准备运行，开始忙等待。然而 L 一直不被调度，则无法离开临界区，H 将永远忙等待下去。
睡眠：sleep 是一个将引起调用进程阻塞的系统调用，即被挂起，直到另一个进程将其唤醒。
唤醒：wakeup 系统调用，传入要被唤醒的进程。
唤醒等待位：将一个 wakeup 信号发送给尚未睡眠的进程时，会导致信号丢失。加上一个唤醒等待位，当一个 wakeup 信号发送给一个清醒的进程时，将该位置 1 ，随后当该进程要睡眠时，如果唤醒等待位是 1，则将该位清除，该进程仍然保持清醒。
信号量
信号量是使用一个整型变量来累计唤醒次数，供以后使用。一个信号量的取值可以为 0（表示没有保存下来的唤醒操作）或者为正值（表示有一个或多个唤醒操作）。
互斥量
如果不使用信号量的计数能力，有时可以使用信号量的简化版本：互斥量。互斥量是一个可以处于两态之一的变量：解锁和加锁。
当一个线程（或进程）需要访问临界区时，如果该互斥量是解锁的，则调用线程可以自由进入该临界区。如果已经加锁，则调用线程被阻塞，直到在临界区中的线程完成并退出。如果多个线程被阻塞在该互斥量上，将随机选择一个线程并允许它获得锁。
管程
一个管程是一个由过程、变量及数据结构等组成的一个集合，它们组成一个特殊的模块或软件包。进程可以在任何需要的时候调用管程中的过程，但它们不能在管程之外声明的过程中直接访问管程的数据结构。
消息传递
消息传递适用于分布式系统中的进程通信，一个进程向另一个进程发送一条消息，接收者立马回复一条特殊消息，如果超过一定时间没有回复，则重新发送。通过在消息体中加序号标记是否是重复消息。
在生产者-消费者问题中，使用信箱这个数据结构，生产者向指定信箱发送消息，当信箱满时，生产者阻塞，消费者从信箱中获取消息。（类比消息队列）
屏障
屏障适用于进程组之间，需要同时执行过程时。在某一阶段末设置屏障，每当有一个进程执行完毕这一阶段的任务，到达屏障，则被挂起，直到所有进程执行完毕，再同时进入下一阶段。
