운영체제 - 프로세스 동기화 및 임계구역

프로레스 간 통신(IPC)

• pipe
• named pipe
• socket

Pipe

• 프로세스 간 단방향 통신
• 양방향 통신 - Pipe 2개 이용
• 부모 프로세스와 자식 프로세스 사이에서만 통신 가능

named pipe

• 단방향 통신에 사용
• 서로 독립된 프로세스간 통신 가능(부모 -> 자식X)
• FIFO라는 파일을 거쳐야 프로세스 간 통신 가능

Socket

• 양방향 통신 가능(카카오톡)
• UNIX 도메인 소켓
  • 한 컴퓨터 내의 프로세스 간 양방향 통신을 위해 사용
• BSD 소켓
  • TCP/IP 모델을 이용하여 서로 다른 컴퓨터 내의 프로세스간 양방향 통신을 위해 사용
  •  프로세스 간의 통신을 위해 호스트 IP 주소와 프로세스의 포트 번호 사용
  • 네트워크 프로그래밍 == 소켓 프로그래밍

경쟁상태

• 공유자원
  • 여러 프로세스들 또는 스레드들이 공유하는 자원
• 경쟁상태
  • 여러 프로세스들 또는 스레드들이 공유자원에 동시에 접근하여 읽거나 쓸 때 발생
  • 공유자원에 접근하는 순서에 따라 공유자원에 저장되는 값이 달라질 수 있음(병렬 프로그래밍)

임계영역

• 경쟁상태가 발생하는 영역
• 경쟁상태를 막기 위해 한 번에 한 프로세스 또는 스레드가 임계영역에 접근해야 함

임계영역(경쟁상태) 문제 해결

• 상호배제
  • 한 번에 한 프로세스 또는 스레드가 임계영역에 접근해야 함
  • 비선점 - 실행 중일 경우 다른 프로세스는 해당 임계영역 실행X
• 한정 대기
  • 무한정 대기X
• 진행의 융통성
  • 임계영역에서 실행 중이지 않을 경우 다른 프로세스는 임계영역에서 실행 가능

프로세스 동기화(상호배제)

• 공유자원에 저장되는 값의 일관성 보장

 

세모포어

• 임계영역 문제 해결을 위한 조건이 모두 보장
• busy waiting이 없음
• 상호 배제와 프로세스 동기화를 위해 P(), V()의 내부 코드는 실행 중 다른 코드가 실행되지 않도록 test-and-set 명령어 사용하여   분리되지 않고 실행
• GNU C library를 통해 구현 가능
• Binary semaphore - S의 초기값 =1, S = 0,1
  • 임계영역에서 동시에 실행가능한 프로세스 또는 스레드는 1개
  • 상호 배제와 프로세스 동기화를 위해 사용
• Counting semaphore - S의 초기값 1이상이며 S는 0이상
  
  • 임계영역에서 동시에 실행가능한 프로세스 또는 스레드 수는 1개 이상