Language
Country/Area
No result found
什么是竞赛条件？它如何影响我们的电子设备运作？
竞赛条件是一种在电子、软体或其他系统中出现的情况，该系统的实质行为取决于其他不可控制事件的顺序或时间，从而导致意想不到或不一致的结果。至1954年，这个术语便已被使用，例如在大卫·A·赫夫曼的博士论文《顺序开关电路的合成》中。竞赛条件特别容易发生在逻辑电路或多执行绪以及分布式软体程式中，透过使用互斥来防止分布式软体系统中的竞赛条件是行之有效的方案。
当一个逻辑闸合并来自同一源的信号时，就会发生典型的竞赛条件。
在电子学中，竞赛条件的典型例子是当一个逻辑闸结合信号时，这些信号沿着不同路径传播过来。在源信号发生变化后，闸的输入可能会在稍微不同的时间改变，这将导致输出在短暂时间内变为不希望的状态。某些系统可以容许这些毛刺，但如果这个输出作为后续系统的时钟信号，比如含有记忆体的系统，那么这个系统可能迅速偏离其设计行为，实际上，这个暂时的故障可能变为永久性故障。
如果计数器的所有位元不完全同时改变，将会出现中间模式，这可能触发错误的匹配。
竞赛条件可以分为关键和非关键形式。关键竞赛条件的发生是由于内部变数变更的顺序决定了状态机将会终止于何种状态，而非关键竞赛条件则不会影响最终状态。在软体工程中，多条执行路径同时运行时，竞赛条件也可能出现。如果这些路径消耗的时间异常，则它们的完成顺序也会不如预期，这可能导致由于不可预期的行为而产生的软体错误。
例如，假设两个线程各自将全局整数变数的值加1。如果顺序运行，最终值理应为2。然而，如果两个线程同时执行而没有锁或同步控制，最终的结果可能会错误，最终值可能会只是一。
共用状态上的操作应在互斥区域内进行，若未遵守此规则，则可能会破坏该状态。
数据竞赛是一种竞赛条件。在许多正式的记忆模型中，数据竞赛是重要的一部分。许多平台上的执行绪存取同一记忆位置时，如果没有使用原子操作的话，很可能导致记忆体损坏甚至不确定的行为。某些特定的记忆操作可能适合于同时存取，而其他操作则存在风险。
如果一个执行绪在另一个执行绪写入同一记忆位置时读取该位置，则有可能会获得一个随机且没有意义的值。
在计算机安全方面，许多软体竞赛条件都有关联的安全影响。竞赛条件使攻击者可以恣意操纵使用于应用程式的共享资源，导致服务拒绝和特权升级等效果，特别是在安全敏感的代码中，很容易出现一种称为“检查时间到使用时间”（TOCTTOU）的漏洞。
同样，竞赛条件也会在档案系统中出现。当两个或多个程式尝试修改或访问同一档案时，就可能发生数据损坏或特权提升。
将系统组织到只能由独特的进程使用的方式，能有效避免档案系统中的竞赛条件。
在网络环境中也可能出现竞赛条件，例如在IRC的分散式聊天网络中，若两个使用者同时尝试创建同名频道，系统将各自行赋予对该频道的管理权限，因为每个伺服器并不知晓对方的操作。在许多系统和应用情境下，竞赛条件可能导致系统的不稳定，进而影响用户的操作体验，甚至导致数据损失。
随着科技的进步，我们的电子设备变得越来越复杂，了解竞赛条件如何影响这些系统运作变得极为重要。那么，您是否曾思考过在日常使用的科技产品中，有多少潜在的竞赛条件影响着其运作呢？
