通过讨论所谓的临界区问题（critical-section problem），让我们开始思考进程同步。考虑一个由n个进程{P 0 , P 1 ,..., P n−1 }组成的系统。每个进程都有一段称为临界区（critical section）的代码，进程会在其中更改公共变量、更新表、编写文件等等。该系统的重要特性是，当一个进程在其临界区（critical section）执行时，不允许其他进程在其临界区（critical section）执行。也就是说，没有两个进程可以同时在它们的临界区（critical section）执行。临界区问题（critical-section problem）是设计一个进程可以用来进行协作的协议。每个进程必须请求允许进入其临界区（critical section）。实现此请求的代码段是入口区（entry section）。临界区（critical section）之后则是出口区（exit section）。其余的代码是剩余区（remainder section）。典型的进程Pi的一般结构如图5.1所示。入口区和出口区被封闭在方框中，以突出这些重要的代码段。
临界区问题（critical-section problem）的解决方案必须满足以下三个要求:
- 互斥锁（Mutual exclusion）：如果进程P在它的临界区（critical section）执行，那么没有其他进程可以在它们的临界区（critical section）没中执行。
- Progress：如果一个进程正在它的临界区（critical section）中执行，并且有很多其他的进程也希望进入他们的临界区（critical section）。然后，只有那些没有在其剩余区（remainder section）中执行的进程才能参与决定哪一个将进入它的临界区（critical section），而这个选择不能被无限期延迟。
- 限界等待（Bounded waiting）：在一个进程发出请求进入其临界区（critical section）并在该请求被确认之前，其他进程被允许进入其临界区（critical section）的次数有一个范围或限制。
我们假设每个进程都以非零的速度执行。然而，我们不能对n个进程的相对速度做任何假设。
在一个给定的时间点上，可能会有许多内核模式的进程在操作系统中处于活动状态。因此，实现操作系统(内核代码)的代码会受到多个可能的竞态条件（race condition）的影响。以一个内核数据结构为例，它维护系统中所有打开的文件的列表。当打开或关闭新文件时，必须修改此列表(将文件添加到列表中或将其从列表中删除)。如果两个进程同时打开文件，则该列表的单独更新可能导致竞态条件（race condition）。其他可能出现竞态条件的内核数据结构包括维护内存分配、维护进程列表和中断处理的结构。这取决于内核开发人员，以确保操作系统不受这种竞争条件的影响。
有两种通用方法用于处理操作系统中的临界区（critical section）:抢占式内核（preemptive kernels）和非抢占式内核（nonpreemptive kernels）。抢占式内核允许进程在内核模式运行时被抢占。非抢占内核不允许在内核模式中运行的进程被抢占;内核模式下，进程将一直运行，直到它退出内核模式、阻塞或自愿让出CPU控制。
显然，一个非抢占式的内核基本上不受内核数据结构的竞争条件的影响，因为只有一个进程在内核中处于活动状态。但是对于抢占内核，则是不同的，所以必须仔细设计，以确保共享的内核数据不受竞态条件（race condition）的影响。对于SMP（"对称多处理"（Symmetrical Multi-Processing））架构来说，抢占式内核尤其困难，因为在这些环境中，两个内核模式进程可以同时在不同的处理器上运行。
那么，为什么有人会赞成抢占式内核（preemptive kernels）而不是非抢占式内核（nonpreemptive kernels）呢?抢占式内核（preemptive kernels）会更有响应性，因为在将处理器交付给其他waiting状态的进程之前，内核模式下的进程运行任意周期长的的风险更小[注：这是原文翻译，意思就是在处理器叫控制权交给下一个进程之前，当前内核模式运行的进程一般不会占用很久]。(当然，通过设计不以这种方式运行的内核代码，这种风险也可以最小化。)此外，抢占式内核更适合于实时编程，因为它将允许实时进程抢占当前内核中正在运行的进程。在本章后面，我们将探讨各种操作系统。