Mutex & Semaphore
교착상태
2가지 이상의 작업이 상대방이 끝나기까지 기다리는 상태
연필과 종이 각각을 갖고 있으면 필기를 할 수 없다
-> 서로의 자원을 놓아줄 생각은 없고 자원 요청을 무한정 대기하고 있는 상태 : 교착상태
연필과 종이 : 공유자원
공유자원이 속해있어 교착상태가 발생할 수 있는 영역 : 임계영역
교착상태가 만족하려면
상호 배제, 점유 대기, 비선점, 순환 대기
-> 이 4가지 조건 중 하나라도 만족하지 않으면 교착상태가 발생한다.
상호 배제
프로세스들이 필요로 하는 자원에 대한 배타적 통제권을 요구하는 것.
하나의 프로세스가 공유자원을 사용할 때 다른 프로세스가 동일한 공유자원에 접근할 수 없게 통제하는 것.
Mutex (Mutual + Exclusion)
여러 스레드를 실행하는 환경에서 자원에 대한 접근에 제한을 강제하기 위한 동기화 매커니즘
ex) 손님(스레드)과 식당(임계영역)
식당은 하나의 손님만 받을 수 있고, 손님이 있을 때는 가게의 문을 걸어잠그고 (Lock 방식) 한 명의 손님만 집중한다.
기존 손님이 식사를 마치고 나올 때 까지 다음 손님은 기다려야 한다.
대기하는 방식을 두가지 알 수 있다. (대기실, 식당 입구)
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Mutex는 대기 큐를 생성해두고 임계영역에 스레드가 있을 경우 다른 스레드가 공유자원을 사용하려고 하면 스레드를 blocking 하고 대기 큐에 sleep시킨다.
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SpinLock
식당에 손님이 있고 입구는 lock이 걸린 상태에서 다른 손님이 식당 입구에서 자리가 있는지 계속 기다리는 방식
기다리고는 있지만 계속해서 물어보는 행동을 Busy-waiting이라고 한다.
이 경우 종업원은 손님의 물음에 계속 대답해야하기 때문에 다른 업무처리를 할 수 없다. -> 비효율적
언제 사용하면 좋을까?
대기실까지 이동하는 시간보다 식당에 진입하게 될 시간이 더 짧은가?
= 컨텍스트 스위칭 시간이 더 짧은가?
직원이 여러 명 있는 식당인가?
= 멀티 코어 프로세스 인가?
Semaphore
멀티프로그래밍 환경에서 다수의 프로세스나 스레드의 여러 개의 공유 자원에 대한 접근을 제한하는 방법으로 사용된다.
Mutex와 다르게 멀티 스레드가 동시에 접근할 수 있다.
수용 가능한 수만큼 숫자를 표시하고 없을 경우 0을 표시한다.
어느 순간에 숫자를 갱신해야 하는가?
-> 들어올 때, 나갈 때 / P(wait), V(signal)을 사용한다.
(Atomic operation이라고 생각하면 된다.)
들어올 때 P를 입력하고, 나갈 때 V를 입력하고 숫자를 갱신.
Sleep waiting
대기 큐에서 잠자고 있다가 사용 가능한 큐가 생기면 잠자고 있던 스레드를 깨우는 방식
busy waiting
사용 가능한 자원이 생길 때 까지 계속 검사
++ Mutex는 0, 1로 이뤄진 세마포어라고 할 수 있다.
