Synchronization (동기화)

• 동시다발적으로 실행되는 프로세스, 스레드
• 이 과정에서 자원의 일관성을 보장해야 함

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동기화란?: 프로세스들의 수행 시기를 맞추는 것

1. 실행 순서 제어
   • 프로세스를 올바른 순서대로 실행하기
   • reader writer problem → 일단 정보가 적혀있어야 읽지..
2. 상호 배제

   • 동시에 접근해서는 안 되는 자원에 하나의 프로세스만 접근하게 하기

   • Bank account problem → 잔액에 동시에 접근해서 생기는 문제

     • 프로세스 A: 잔액을 읽고, 2만원을 더하고 저장
     • 프로세스 B: 잔액을 읽고, 5만원을 더하고 저장

     → 7만원이 더해져야 하는데 5만원만 더해진다?

   • Producer & Consumer problem → 총합에 동시에 접근해서 생기는 문제

     • 생성자: 1씩 증가
     • 소비자: 1씩 감소

     → 0이 아닌 전혀 다른 값이 나온다?

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공유 자원과 임계 구역

• Sahred Resource (공유 자원)
  • 여러 프로세스, 스레드가 공유하는 자원
  • 전역 변수, 파일, 입출력장치, 보조기억장치, …
• Critical section (임계 구역)
  • 동시에 실행하면 문제가 발생하는 자원에 접근하는 코드 영역
  • “잔액” 변수, “총합” 변수, …
  • 임계 구역에 진입하고자 하면 진입한 프로세스 이외에는 대기해야 함

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레이스 컨디션

임계 구역에 동시에 접근하면 자원의 일관성이 깨질 수 있다

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OS가 크리티컬 섹션 문제를 해결하는 세 가지 원칙

• Mutual exclusion (상호 배제)
  • 한 프로세스가 임계구역에 진입했다면
  • 다른 프로세스는 들어올 수 없다.
• Progress (진행)
  • 임계 구역에 어떤 프로세스도 진입하지 않았다면
  • 진입하고자 하는 프로세스는 들어갈 수 있어야 한다.
• Bounded waiting (유한 대기)
  • 한 프로세스가 임계 구역에 진입하고 싶다면
  • 언젠가는 임계 구역에 들어올 수 있어야 한다. (무한 대기 X)

동기화 기법

• 뮤텍스 락 상호 배제
• 세마포 상호 배제 실행 순서 제어
• 모니터 상호 배제 실행 순서 제어

뮤텍스 락

• 크리티컬 섹션으로 들어가는 문의 자물쇠 역할
• 과정
  • 전역 변수 lock
  • 크리티컬 섹션 잠그기 acquire() → 프로세스가 크리티컬 섹션에 진입하기 전에 호출 (들어갈게요)
  • 크리티컬 섹션 잠금 해제 release() → 프로세스가 크리티컬 섹션에서의 작업을 끝내고 호출 (나갈게요)
• busy waiting → 잠겨있는지 계속해서 확인