📌 Process Synchronization 4

• Process Synchronization = Concurrency Control
  -> 프로세스가 동시에 실행되면서 발생하는 문제점을 의미함.
  -> 동시 실행될 때 제어하여 문제점이 발생하지 않도록 하는 것을 의미함.

• synchronization을 해결할 수 있는 방안으로 프로그래머 관점에서 어떻게하면 Concurrency Control을 잘할 수 있는가
  -> 그런걸 제공하기 위한 수단으로 semaphore을 배웠다.

• Semaphore은 P연산과 V연산으로 구성되는 추상자료형이다.
  -> P연산 : 자료를 획득하는 연산
  -> V연산 : 자원을 반납하는 연산

• s = 1이라고 했을 때 많은 P연산을 하더라도 하나만 critical section에 들어갈 수 있으며 나머지느 모두 기다려야 하는 방법으로 진행된다.

• Process synchronization을 해결하기 위해 Monitor라는 것을 지원하고 있다.
  -> semaphore가 P,V연산을 통해 프로세스 동기화를 시행하지만 동기화 하는 법을 프로그래머에게 알려주고 프로그래머는 그것을 통해 프로그래밍을 한다.
  -> 프로그래머가 실수를 하게 되면 동기화가 깨어져서 치명적인 결과가 초래될 수 있다.

• 반면에 Monitor라는 것은 프로그래밍 언어차원에서 동시접근과 관련된 공유데이터를 접근하는 문제를 Monitor가 자동적으로 해결해줌으로써 프로그래머의 부담을 줄여주는 방법이다.

• 공유 데이터를 접근 할 때는 접근하는 코드가 존재할 것이고 그 코드를 Monitor안에다가 공유데이터와 접근 코드를 정의해서 만약에 프로세스가 공유데이터를 접근하려고 하면 이 Monitor안에 정의된 그러한 코드를 이용해서만 접근 할 수 있게 만들어 놓고 공유데이터들을 코드들이 동시에 접근하게 되면 즉, 프로세스 A가 공유데이터를 접근하다가 CPU를 잃고 프로세스 B가 공유데이터를 접근하면 문제가 되는 것인데 Monitor가 이를 원천적으로 막고있다.

• Monitor라는 것은 Active한 프로세스 하나만이 Monitor안에 있는 코드만을 실행할 수 있게 Monitor안에 들어와서 Active한 프로세스는 하나 밖에 없도록 Monitor자체가 제어를 해주는 방식이다.

• 프로그래머는 공유데이터를 A프로세스가 접근하는 코드를 만들어 놓고 B라는 프로세스가 공유데이터에 접근하는 코드를 만들어 놓더라도 굳이 들어가기 전에 lock을 걸고 빠져나올 때 lock을 풀고 할 필요가 없다.
  -> Monitor가 알아서 제어를 해주기 때문이다.

• 예를 들어, 프로세스가 monitor안에 와서 공유데이터를 접근한는 코드를 실행하고 있다고 하면 접근하는 도중에 CPU를 빼앗겨서 또다른 프로세스가 Monitor를 접근하는 코드에 들어오려고 한다그러면 CPU를 빼앗긴 프로세스가 이 monitor 접근 코드, 즉 코드를 실행하는 도중에 CPU를 빼앗겼기 때문에 여전히 그 프로세스는 Active한 상태로 Monitor안에 남아있다.
  -> 다른 프로세스가 monitor안에 있느 코드를 실행하지 못하고 monitor 밖에 queue에 줄서서 기다리게 되는 것이다.

• 줄서있는 프로세스는 언제 Monitor내부에 들어와서 공유데이터 접근 코드를 실행할 수 있느냐 하면 안에 Active한 프로세스 수가 0이 될 때
  -> 지금 monitor를 쓰고 있던 그 프로세스가 CPU를 얻어서 다 쓰고 나가던지 또는 이 프로세스가 이 내부에서 무언가 충족이 되지 않아서 잠들 수 있다.
  -> 즉, 안에 들어있던 프로세스가 Active하지 않은 상태(빠져나가던지, 잠들던지)가 되면 밖에서 기다리던 프로세스가 들어와서 코드를 실행할 수 있게 된다.
  -> 원칙적으로 monitor에선 lock을 걸고 풀 필요가 없다.
  -> 프로그래머 입장에서는 훨씬 수월할 것이다.

• Monitor에서는 condition variable이라는 것을 둘 수 있는데 monitor 안에서 어떤 코드를 실행하다가 지금 무언가 충족이 되지 않아서 오래 기다려야 한다면 그 프로세스를 잠들게 해야한다.
  -> 어떤 조건이 충족이 안되서 잠들게 했는지에 따라서 조건에 해당하는 것을 변수로 둘 수 있다.
  -> 이것을 'condition varialbe'이라고 한다.
  -> condition variable은 semaphore처럼 어떤 값을 가지는 변수가 아니라 어떤 프로세스를 잠들게 하고 줄세우기 위한 변수이다.
  -> 개수를 카운트하거나 값을 가지는 의미를 가지고 있지 않다.

• condition variable에 대해서는 연산이 두가지 정해지는데 하나는 wait(), 다른 하나는 signal()이다.
  -> condition variable은 어떤 조건을 만족시키지 않아서 오래 기다려야 할 때 그 프로세를 잠들게 하는 용도로 사용한다.
  -> 어떤 프로세스를 잠들게 해야겠다. : x.wait()을 호출하면 된다.
  -> 이 프로세스는 x라는 condition variable에 가서 줄을 스게 된다.
  -> x.signal 연산 : 누군가 x를 다쓰고 빠져나와서 혹시 잠들어 있는 프로세스가 있으면 그중에 하나를 깨워줘라!

• full : 데이터가 들어있는 버퍼를 기다리는 프로세스를 줄세워 놓는 변수

• empty : 빈 버퍼를 기다리는 프로세스를 줄세워 놓는 변수

• empty.wait()을 하면 empty 변수에 줄서게 되면서 Active한 프로세스가 없어지게 되고 밖에서 기다리던 프로세스가 들어 올 수 있게된다.

📖 01. Dinig Philosophers Example

• Monitor.ver
  

• monitor로 구현하였기 때문에 젓가락을 집는 명령은 monitor내부에 존재한다.

[출처] 반효경 교수님 강의