Pada suatu saat dalam sebuah kernel, tidak terkecuali kernel LINUX, dapat terjadi concurrent access. Dalam hal ini diperlukan proteksi dalam kernel yang bersangkutan. Proteksi dapat dilakukan dengan sinkronisasi.

Sebuah proses memiliki bagian dimana bagian ini akan melakukan akses dan manipulasi data. Bagian ini disebut dengan critical section. Ketika sebuah proses sedang dijalankan dalam critical section nya, tidak ada proses lain yang boleh dijalankan dalam critical section nya.

Ada dua jenis concurrency yaitu pseudo-concurrency dan true-concurrency. Ada beberapa penyebab konkurensi kernel, diantaranya interrupt, softirqs dan tasklets, kernel preemption, sleeping dan synchronization with user-space, dan symmetrical multiprocessing.

Salah satu metode dalam kernel LINUX untuk sinkronisasi adalah atomic operations. Integer atomik adalah salah satu jenis dari atomic operations. Integer Atomik menyediakan instruksi yang dijalankan secara atomik (tanpa interrupt).

Locking yang paling umum digunakan dalam LINUX adalah spin lock. Spin lock adalah lock yang hanya dapat dilakukan oleh satu thread. Ketika sebuah thread yang akan dijalankan meminta spin lock yang sedang digunakan, maka thread ini akan loops menunggu sampai spin lock tersebut selesai digunakan oleh thread yang sedang berjalan.

Semafor dalam LINUX adalah sleeping locks. Ketika sebuah thread meminta semafor yang sedang digunakan, maka semafor akan meletakkan thread tersebut dalam wait queue dan menyebabkan thread tersebut masuk status sleep.

Symmetrical multiprocessing (SMP) mendukung adanya pengeksekusian secara paralel dua atau lebih thread oleh dua atau lebih processor. Kernel LINUX 2.0 adalah kernel LINUX pertama yang memperkenalkan konsep SMP.