Состояние состязания. Критические области.

В некоторых операционных системах процессы, работающие совместно, могут сообща использовать некое общее хранилище данных.
Каждый из процессов может считывать из общего хранилища данных и записывать туда информацию.
Это хранилище представляет собой участок в основной памяти (возможно, в структуре данных ядра) или файл общего доступа. Местоположение совместно используемой памяти не влияет на суть взаимодействия и возникающие проблемы.
Ситуации, в которых два (и более) процесса считывают или записывают данные одновременно и конечный результат зависит от того, какой из них был первым, называются состояниями состязания.
Отладка программы, в которой возможно состояние состязания, вряд ли может доставить удовольствие. Результаты большинства тестовых прогонов будут хорошими, но изредка будет происходить

нечто странное и необъяснимое

Как избежать состязания?

Основным способом предотвращения проблем в этой и любой другой ситуации, связанной с совместным использованием памяти, файлов и чего-либо еще, является запрет одновременной записи и чтения разделенных данных более чем одним процессом.
Говоря иными словами, необходимо взаимное исключение.
Это означает, что в тот момент, когда один процесс использует разделенные данные, другому процессу это делать будет запрещено.

Некоторый промежуток времени процесс занят внутренними расчетами и другими задачами, не приводящими к состояниям состязания. В другие моменты времени процесс обращается к совместно используемым данным или выполняет какое-то другое действие, которое может привести к состязанию.
Часть программы, в которой есть обращение к совместно используемым данным, называется критической областью или критической секцией.

Если нам удастся избе­жать одновременного нахождения двух процессов в критических областях, мы сможем избежать состязаний.

Несмотря на то что это требование исключает состязание, его недостаточно для правильной совместной работы параллельных процессов и эффективного использования общих данных. Для этого необходимо выполнение четырех условий:

• 1. Два процесса не должны одновременно находиться в критических областях.
• 2. В программе не должно быть предположений о скорости или количестве процессоров.
• 3. Процесс, находящийся вне критической области, не может блокировать другие процессы.
• 4. Невозможна ситуация, в которой процесс вечно ждет попадания в критическую область.