Deadlock(교착상태)이란 프로세스들이 서로가 가진 자원을 기다리며 Block된 상태를 말한다. 예를 들어 프로세스 A, B, C가 있고 자원1 1, 2, 3이 있을 때, 각각의 프로세스는 작업을 수행하기 위하여 지정된 2개의 자원이 필요하다고 가정하자. 이러한 조건속에서 A가 1을 가지고 있는 상태에서 2를 요청(Request)하고, B는 2를 가지고 있는 상태에서 3을 요청하고, C는 3을 가지고 있는 상태에서 1을 요청한다면 프로세스는 서로의 자원을 기다리며 멈추게 된다. Deadlock 상태에 빠지면 어떤 프로세스가 먼저 희생(또는 종료)하지 않는 이상 끝나지 않는다. ...
모니터(Monitor)란? 세마포어(Semaphore)와 같은 추상적인 개념으로서, 동시 수행(Concurrency) 중인 프로세스 사이에서 추상형 데이터 타입(Abstract data type)의 안전한 공유를 보장하기 위하여 언어(Language) 수준에서 지원하는 High level synchronization construct이다. 유용성 세마포어가 비교적 쉽게 Critical section에 접근할 수 있도록 돕긴 하지만, 프로그래머가 코딩을 잘못하여 버그(Bug)가 생기면 검증이 어려운. 즉, 정확성(Correctness) 입증이 어려운 단점이 있다. 예를 들어 P(), V() 연산의 순서가 뒤바뀌거나(Mutex issue), P() 연산 후 V() 연산을 해야 하는데 다시 한 번 P() 연산(Deadlock issue)을 하는 등 단 한 번의 실수라도 있을 경우 시스템에 치명적인 영향을 준다. ...
본 포스팅은 Bounded-Buffer Problem(Producer-Consumer Problem), Readers & Writers Problem, Dining-Philosophers Problem의 내용과 솔루션에 대하여 다룬다. Bounded-Buffer Problem (Producer-Consumer Problem) 순환하는 유한한 거공유 버퍼(Bounded Circular-Buffer)에 생산자 프로세스(Producer process)와 소비자 프로세스(Consumer process)에 대한 문제이다. 생산자는 데이터를 생산하여 Buffer에 집어넣는 프로세스이고, 소비자 프로세스는 Buffer에 있는 데이터를 꺼내 쓰는 프로세스를 의미한다. 각 프로세스가 여러 개라고 가정할 때 공유 버퍼에는 다음과 같은 문제가 발생한다. 생산자의 공유 버퍼에 대한 데이터 입력 및 조작 경합(또는 소비자의 데이터 꺼내기 경합) 공유 버퍼의 유한함으로 인한 버퍼 Full 또는 Empty 문제 버퍼에 데이터가 가득찬 상태에서 생산자 프로세스가 도착한 경우나, 공유 버퍼가 텅 빈 상태에서 소비자 프로세스가 도착한 경우가 이에 해당한다. 위의 문제는 세마포어(Semaphore)를 활용하여 다음과 같이 극복할 수 있다. ...
본 포스팅에서는 앞선 포스팅에서 다룬 Process synchronization 문제를 해결하기 위한 방법들을 추상화한 방법으로 중요한 개념인 세마포어(Semaphore)에 대하여 다룬다. Semaphore란 무엇인가? 사전적 의미로 수기 신호라는 뜻으로 세마포어(Semaphore)는 컴퓨터 자원의 신호등의 역할을 한다. 세마포어는 보다 구체적으로 두 가지 역할을 하는데 Mutex(Mutual Exclusion) 문제를 해결하고 어떠한 공유 자원을 획득하고 반납하는 작업을 처리해준다. 이해에 주의해야할 점은 Process synchronization을 해결하는 소프트웨어적인 방법처럼 어떠한 알고리즘의 구현(Implementation)을 말하는 것이 아니라 추상적인 개념을 의미한다는 점이다. 세마포어는 변수 S(Semaphore)와 자원을 획득하는 P(), 자원을 반납하는 V() 연산으로 구성된다. ...
본 포스팅은 프로세스 동기화(Process synchronization) 시 공유 데이터(Shared data)를 다룰 때 Race condition을 발생시키지 않기 위하여 필요한 중요한 개념인 Critical section에 대한 내용과 Critical section에서 발생할 수 있는 문제를 해결하는 소프트웨어적인 접근과 하드웨어적인 접근에 대한 내용을 다룬다. Critical-Section이란? 공유 데이터에 접근하는 코드를 말하며 임계 구역이라고도 한다. 공유 데이터(Shared data) 부분이 Critical section이 아니라 공유 데이터에 접근하는 코드가 Critical section이라는 점에 주의한다. P1 과 P2 에서 접근하려는 Shared data x=2 가 Critical section이 아니라 공유 데이터 x 에 접근하려는 P1 의 코드 x = x + 1 과 P2 의 코드 x = x - 1 이 Critical section이다. ...
Process Synchronization 문제란? 상호 다른 프로세스(Process) 또는 프로세서(Processor)가 공유 데이터(Shared memory)에 동시 접근(Concurrent access)할 때 발생하는 데이터의 불일치성(Inconsistency) 문제이다. 예를 들어 프로세스 A와 B가 어떤 주소공간을 부분적으로 공유하는데 프로세스 A가 공유 데이터를 증가시키는 수정을 하다가 프로세스 B로 컨텍스트 스위치가 발생하였고, 마침 B도 같은 데이터를 증가시키는 수정한 뒤 CPU를 A에게 돌려주었다. 이때 해당 데이터는 ‘2’만큼 증가하여야 하지만 A는 컨텍스트 스위치 시점의 데이터를 수정하기 때문에 결과적으로 ‘1’ 증가하게 되는 데이터 불일치 문제를 야기한다. ...