Synchronization

통합 프로세스는 서로 영향 받거나 주거나 한다. 공유 데이터 허가되거나 논리적 주소 공간을 공유하지만 동시성 접근은 데이터 무결성 결과를 초래한다.
그러므로 순서대로 실행되도록 보장해야함

Race Condition

• 같은 데이터를 동시에 처리 및 접근하고 실행 결과가 access가 일어나는 특정 순서에 따라 달라지는 상황

int static number = 0;
// 자바 코드를 예로 들면 static 변수로 예를 들 수 있다.
// static 변수를 사용해 context switching이 일어나면 race condition 발생

Synchronization(동기화)

• race condition을 예방하기 위해 사용하는 동기화를 실행
• 시스템을 동시에 작동시키기 위해 여러 프로세스들을 조화

Critical Section Problem(임계 영역 문제)

• 경쟁 상태가 가장 많이 발생할 수 있는 곳
• 프로세스를 최소 하나만 독점적으로 처리, 업데이트 등 할 수 있게 보장해야 함
• 두 프로세스가 동시에 실행되지 않게 해야함
• 임계 영역 Required
  1) Mutual Exclusion
  ▶ 한 프로세스를 독점적으로 실행되도록 보장
  2) Progress(: avoid deadlock)
  ▶ 교착 상태에 빠지지 않도록 선택된 섹션이 다음 프로세스에 들어가도록 보장
  3) Bounded Waiting(: avoid starvation)
  ▶ 무한대기 (기아)현상을 조절 및 제한 해줘야 함

Peterson's Solution

• 임계 구역과 나머지 구역을 번갈아 가며 실행하는 두 개의 프로세스가 있는 경우로 한정

• 임계 영역 문제 해결을 위한 솔루션

• 개념적으론 완벽하지만 완벽히 해결할 수 있단 보장은 없음

  

동기화를 위한 HW 지원

1) Atomicity

• 원자적 작업은 중단할 수 없는 작업 단위
• 원자적 작업 기능 두 종류 : test_and_set() & compare_and_swap()

1. test_and_set()

--> 원자적으로 수행한다는 것은 인터럽트 되지 않고 수행
--> lock이 false인 동안에 무한대기 걸어 놓고 true가 들어온다면 임계 영역 진입

2. compare_and_swap()

--> 위 명령어와 다르게 3개의 매개변수 사용
--> lock이 0이면 1반환, 1이면 0을 반환

Atomic Variable

• 상호 배제를 보장 (race condition을 동반한 단일 변수가 있을 수 있음)

Memories Barriers

• 메모리의 모든 변경사항을 다른 모든 프로세서로 전파하는 명령어를 제공하여 다른 프로세서에서 실행 중인 스레드에 메모리 변경 사항을 알림

교육출처
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