[OS] 스레드(Thread) 동기화(Synchronization)

2 분 소요

1. Thread Synchronization

동기화
- 작업들 사이에 실행 시기를 맞추는 것
- 여러 스레드가 동일한 자원(데이터) 접근 시 동기화 이슈 발생
- 동일 자원을 여러 스레드가 동시 수정 시 각 스레드 결과에 영향을 줌

Mutual exclusion (상호 배제)
- 스레드는 프로세스 모든 데이터를 접근할 수 있으므로 여러 스레드가 변경하는 공유 변수에 대해 Exclusive access 필요
- 어느 한 스레드가 공유 변수를 갱신하는 동안 다른 스레드가 동시에 접근하지 못하게 막음
- 임계 자원: critical resource
- 임계 영역: critical section

# Python
lock.acquire()
for i in range(1000):
  g_count += 1
lock.release()

Semaphore
- Mutex 와 세마포어
- ciritical section 에 대한 접근을 막기 위해 locking 메커니즘 필요
  - Mutex (binary semaphore): 임계 구역에 하나의 스레드만 들어갈 수 있음
  - Semaphore: 임계구역에 여러 스레드가 들어갈 수 있음, counter를 두어서 동시에 리소스에 접근할 수 있는 스레드 수를 제어

V: 증가 (임계영역에서 나올 때)

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

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

바쁜 대기

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

대기 큐

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

wakeup() 함수를 통해 대기큐에 있는 프로세스 재실행

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

Thread deadlock & starvation
- 프로그래밍은 근본적으로 중단없이 코드 실행
- 중단은 대부분 loop로 표현
- loop는 CPU에 부하를 걸리게 함

This is personal diary for study documents.
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