• 프로세스 간 메시지를 전송하거나, 공유메모리를 통해 공유된 자원에 여러 개의 프로세스가 동시에 접근하면 Critical Section(여러 프로세스가 데이터를 공유하며 수행될 때, 각 프로세스에서 공유 데이터를 접근하는 프로그램 코드 블록) 문제가 발생할 수 있다.

  <aside> 💡 Critical section(임계구역) 이란 ?

  • 여러 프로세스가 데이터를 공유하며 수행될 때, 각 프로세스에서 공유 데이터를 접근하는 프로그램 코드 블록
  • 공유 데이터를 여러 프로세스가 동시에 액세스하면 시간적인 차이 등으로 인하여 잘못된 결과를 만들어 낼 수 있기 때문에 한 프로세스가 위험 부분을 수행하고 있을 때, 즉 공유 데이타를 액세스하고 있을 때는 다른 프로세스들은 절대로 그 데이타를 액세스하지 못하도록 하여야 한다. </aside>

• 이를 해결하기 위해 데이터를 한 번에 하나의 프로세스만 접근할 수 있도록 제한을 두는 동기화 방식을 취해야 한다. 동기화 도구에는 대표적으로 뮤텍스(Mutex)와 세마포어(Semaphore)가 있다. 이들은 모두 공유된 자원의 데이터를 여러 스레드/프로세스가 접근하는 것을 막는 역할을 한다.

• 세마포어는 정수로 되어 있는 변수, 뮤택스는 객체이다.

1. Semaphore

유래

• Semaphore는 깃발이라는 뜻이다.
• 옛날에는 기찻길에서 깃발 표식으로 파란색이 걸려있으면 지나가도 되고 빨간색이 걸려있으면 섰다가 다른 기차가 지나가면 지나가게끔 하 는 용도로 깃발을 사용했다. 이 깃발을 semaphore라고 부른다.
• 즉 저 겹치는 기찻길 부분이 두 기차가 공유하는 critical section이다. 저 기찻길에서도 critical section을 지나가도 된다 안된다를 알려 주는 단어로 쓰인 것이다.

1-1. 개념

• E. J. Dijkstra(다익스트라)에 의해 고안된 프로세스 간의 상호배제 및 동기화 문제 해결 방법이다.

• 공유된 자원의 데이터 혹은 임계영역(Critical Section) 등에 여러 Process 혹은 Thread가 접근하는 것을 막아준다. (동기화 대상이 하나 이상)

• 만약, 어떤 공유 자원의 세마포어가 3이라면, 해당 자원은 동시에 최대 3개의 프로세스가 접근 가능하다는 의미이다. (단순히 말하면, 공유자원의 개수를 나타내는 변수이다.)

• 즉, 병행 처리를 위한 동기화 기법이다.

  <aside> 💡 동기화 기법 : 두 개 이상의 프로세스를 동시에 처리할 수 없으므로, 각 프로세스에 대한 처리 순서를 결정하는 것. 상호 배제의 한 형태이다.

  </aside>

• 사용하고 있는 스레드/프로세스의 수를 공통으로 관리하는 하나의 값을 이용해 상호배제를 달성한다. 공유 자원에 접근할 수 있는 프로세스의 최대 허용치만큼 동시에 사용자가 접근할 수 있으며, 각 프로세스는 세마포어의 값을 확인하고 변경할 수 있다.
• 자원을 사용하지 않는 상태가 될 때, 대기하던 프로세스가 즉시 자원을 사용하고. 이미 다른 프로세스에 의해 사용중이라는 사실을 알게 되면, 재시도 전에 일정시간 대기해야 한다.