#6-3. Process Synchronization

#6-3. Process Synchronization

 

cf > 추상 자료형 : 논리적으로 정의하는것이지, 실제로 컴퓨터에서 어떻게 구현되는지는 별개의 문제.

 

 

* Semapores
: 추상 자료형

 

 

 

 

# semapore 자료형은 p연산과 v연산이 존재하게 된다.

 

 

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???) Semapore라는것을 왜 사용 하는가?

공유 자원을 획득하고 반환하는것을 세마포어가 처리해준다!

 

p 연산 : 공유데이터를 획득하는 과정
v 연산 : 다 사용하고 나서 반납하는 과정.

=> p연산을 하면 lock을 거는 과정이고, v연산은 lock을 푸는 과정이다.
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# 세마포어 값은 Integer(정수) 값을 가지는데, 자원의 갯수를 의미 한다.

 

cf> p연산과 v연산은 atomic 하게 연산이 된다고 가정한다!

 

* Critical Section of n Processes
: critical section 문제에다가 semapore를 사용해보자.

 

 

 

# mutex 변수를 1로 놓고,

critical section에 들어가야 할때(lock을 걸때)에는 p연산을 해주고,

  critical section을 나올때(lock을 풀때)에는 v연산을 해준다.

=> 이렇게 되면 critical section문제가 자연스럽게 해결이 된다.

=> 즉, 세마포어를 통해서 프로그래밍을 해주면 개발자는 훨씬 간단한 프로그래밍을 할수 있다. (6-2에서 나왔던 알고리즘을 고려하지 않아도 된다)

 

But.. 누군가 critical section에 들어가 있다면 p연산에서 while문을 돌면서  기다리기 때문에 busy-waiting (= spin lock)이 해결 되지는 않는다...

 

 

cf> Block & Wakeup 방식 (=sleep lock)
: 누군가가 critical section에 있다면, 쓸데없이 while문을 도는(spin)하는 것이 아니라 blocked 상태에서 기다리는 방법!

* Block / Wakeup Implementation
: 세마포어 변수를 획득하지 못한 프로세스는 block상태에 두는것.

 

 

 

 

# 구체적으로 어떻게 구현되는지 살펴 봅시다!

 

 

 

# p 와 v에 들어있는 s는 세마포어 변수

 

v. p연산 : 자원을 획득하는 과정
 - 자원에 여분이 있다면 획득!
 - 자원에 여분이 없다면 block();

v. v연산 : 자원반납하고, 자원을 기다리면서 혹시 잠들어 있는 자원이 있다면 그 자원을 깨워주는 연산

 

???)

v연산에서 if(S.value <= ) { wakeup(P); }

를 보면 자원을 내놓았는(S.value++) 데에도 불구하고

S.value가 음수 인 경우는 block()된것이 많다는것이다.

그래서 wakeup() 으로 깨워준다.
 

=> busy waiting 방식과는 조금 다르다.
: busy waiting 방식에서는 단순히 자원의 갯수를 세는 경우였는데, block-wakeup방식은 조금 다르다. 
 block-wakeup방식에서는 단순히 세는것이 아니라 깨워야할 누군가가 있는지를 확인하기 위해 사용된다.

 

 

* 어떤 방법이 더 좋은 방법 일까?

 

 

 

# block / wakeup 하는 방법에도 overhead가 있다. critical section이 짧은 경우에는 busy - waiting도 괜찮다.

* Two Types of Semaphores
: 세마포어의 두가지 타입

 

 

* Deadlock and Starvation
: 세마포어를 사용할때 주의해야 원치 않는 문제

 

 

 

1) Deadlock :
: 상대방이 가진것을 기다리면서 자기것은 내놓지 않고, 서로 영원히 기다리는것을 DEADLOCK이라고 한다.

 

ex> 세마포어 S 와 Q, 두개가 있는데, 세마포어 두개를 모두 획득해야지만, 일을할수 있는 그런 환경.

P0순서에서 S를 획득했다. 그런다음에 P1에 차례가 넘어갔다.
P1순서애서 Q를 획득했다.

=> P0와 P1은 서로를 무한히 기다리게 된다.

 

=> 해결방법 : 자원을 획득하는 순서를 똑같이 맞춰주자. 즉, 모든 프로세스가 S먼저 획득하고 Q를 획득하게끔 해준다.

 

2) Starvation
: 특정프로세스만 자원을 받고, 나머지 프로세스는 무한히 기다리는 것.