Semaphore & Mutex

Semaphore & Mutex

Critical section

개념

• 여러 프로세스나 스레드가 공유된 자원을 접근하는 코드 블록
• 공유된 자원을 동시에 접근하면 문제가 발생할 수 있다.

Semaphore

개념

• critical section에서 발생하는 문제를 해결하기 위한 개념
• 공유 자원에 대한 접근이 가능한 프로세스나 스레드의 수를 변수로 제한
• 운영체제나 커널에 변수를 저장하고 프로세스가 이 값을 확인 및 변경 가능
• 세마포어가 5라면 접근할 수 있는 프로세스는 5개이다.

Mutex

개념

• MUTual EXclusion의 약자로 binary semaphore로 불린다.
• 단 하나의 프로세스나 스레드가 접근 가능하다.
• 사용 중인 프로세스나 스레드가 lock을 걸고 unlock도 해당 프로세스만 가능하다.
• 뮤텍스는 운영체제나 커널에 저장되고 변경되는 세마포어와 다르게 프로세스에서 관리

알고리즘

• 데커 알고리즘
  • flag와 turn 변수를 사용하여 임계구역에 들어갈 프로세스나 스레드 결정
  • flag에는 누가 진입할지를 bool 배열 형태로 정하고, turn에는 차례를 저장
  • turn이 자기 차례가 아니면 반복문으로 대기하고 자기 차례면 임계 구역 실행
• 피터슨 알고리즘
  • 데커와 비슷하나 다른 프로세스에게 진입 기회를 양보하는 방식
• 제과점 알고리즘
  • 번호표를 받는 방식
  • 더 작은 수의 번호표를 가지고 있다면 임계 구역 실행

차이점

• 뮤텍스는 동기화 대상이 1개일 때, 세마포어는 1개 이상일 때 사용
• 뮤텍스는 자원의 소유 및 책임을 지는데 세마포어는 자원 소유 불가
• 뮤텍스는 소유하고 있는 프로세스나 스레드만 unlock할 수 있으나 세마포어는 다른 프로세스나 스레드가 가능
• 뮤텍스는 운영체제나 커널에 저장되어 시스템 전반에 걸쳐 적용되고 파일 시스템 상 파일로 존재한다.
• 세마포어는 프로세스 범위로 적용되어 프로세스가 끝나면 자동으로 clean up

Reference

세마포어(Semaphore)와 뮤텍스(Mutex)

https://gyoogle.dev/blog/computer-science/operating-system/Semaphore & Mutex.html