Thread (쓰레드)

동기화(Synchronization)

• 동기화: 작업들 사이에 실행 시기를 맞추는 것
• 여러 스레드가 동일한 자원(데이터) 접근시 동기화 이슈 발생
• 동일 자원을 여러 스레드가 동시 수정시, 각 스레드 결과에 영향을 줌

 

 

동기화 이슈 해결 방안

• Mutual exclusion (상호 배제)
• 쓰레드는 프로세스 모든 데이터를 접근할 수 있으므로,
  • 여러 스레드가 변경하는 공유 변수에 대해 Exclusive Access 필요
  • 어느 한 스레드가 공유 변수를 갱신하는 동안 다른 스레그가 동시 접근하지 못하도록 막아라

Mutual exclusion (상호 배제)

• 임계 자원(critical resource)
• 임계 영역(critical section)

lock.acquire()
for i in range(100000):
	g_count += 1
lock.release()

 

동기화(Synchronization)와 세마포어

 

Mutex와 세마포어 (Semaphore)

• Critical Section(임계 구역)에 대한 접근을 막기 위해 LOCKING 메커니즘이 필요
  • Mutex(binary semaphore)
    : 임계구역에 하나의 스레드만 들어갈 수 있음
    
  • Semaphore
    : 임계구역에 여러 스레드가 들어갈 수 있음
    : counter를 두어서 동시에 리소스에 접근 할 수 있는 허용 가능한 스레드 수를 제어

 

세마포어 (Semaphore)

• P: 검사 (임계영역에 들어갈 때)
  • S값이 1 이상이면, 임계 영역 진입 후, S값 1 차감 (S값이 0이면 대기)
• V: 증가 (임계영역에서 나올 때)
  • S값을 1 더하고, 임계 영역을 나옴
• S: 세마포어 값 (초기 값만큼 여러 프로세스가 동시 임계 영역 접근 가능)

P(S): wait(S) {
			while S <= 0; // 대기
	S--; // 다른 프로세스 접근 제한
}

V(S): signal(S) {
		S++; // 다른 프로세스 접근 허용
}

세마포어 (Semaphore) ‑ 바쁜 대기

• wait() 은 S가 0이라면, 임계영역에 들어가기 위해, 반복문 수행
  • 바쁜 대기, busy waiting

P(S): wait(S) {
			while S <= 0 // 바쁜 대기
		;
	S--; // 다른 프로세스 접근 제한
}

• 프로그래밍은 근본적으로는 중단이 없음. 끊임없이 코드 실행
  • 중단은 대부분 loop로 표현
  • loop는 CPU에 부하를 걸리게 함

세마포어 (Semaphore) ‑ 대기큐

운영체제 기술로 보완 ‑ 대기큐

• S가 음수일 경우, 바쁜 대기 대신, 대기큐에 넣는다

wait(S) {
		S->count--;
		if (S->count <= 0) {
			add this process to S->queue;
			block()
		}
}

세마포어 (Semaphore)

wakeup() 함수를 통해 대기큐에 있는 프로세스 재실행

signal(S) {
	S->count++;
	if (S->count > 0) {
		remove a process P from S->queue;
		wakeup(P)
	}
}

 

 

참고: 주요 세마포어 함수 (POSIX 세마포어)

• sem_open(): 세마포어를 생성
• sem_wait(): 임계영역 접근 전, 세마포어를 잠그고, 세마포어가 잠겨있다면, 풀릴 때까지 대기
• sem_post(): 공유자원에 대한 접근이 끝났을 때 세마포어 잠금을 해제한다.