[운영체제] 뮤텍스와 세마포어의 차이는 무엇인가요?

뮤텍스와 세마포어는 스레드 동기화의 방법입니다. 뮤텍스는 잠금 기반 동작이며, 하나의 스레드만 동시에 임계 구역에 존재할 수 있습니다. 반면 세마포어는 시그널 기반 동작이며, 여러 스레드가 동시에 임계 구역에 존재할 수 있습니다.

스레드 동기화

스레드 동기화는 경쟁 조건이 발생하지 않도록 하기 위해, 공유 자원에 대한 접근을 조정하는 것을 말합니다.

공유 자원

• 여러 프로세스가 공동으로 이용하는 자원

경쟁 조건

1. 여러개의 프로세스가 동일한 자원에 접근하여 조작함
2. 실행 결과가 자원에 접근하는 순서에 따라 달라짐

임계 구역

• 한번에 하나의 프로세스만 접근할 수 있는 구역
• 임계 구역에는 공유 자원이 포함됨
• 임계 구역 문제 해결 조건
  • 상호 배제
  • 한정된 대기
  • 진행의 융통성

뮤텍스 (Mutual Exclusion Object)

• 한 번에 하나의 스레드만 임계 영역에 존재
• 잠금 기반 동작
  1. 스레드가 시스템에 공유 자원을 요청
  2. 시스템은 고유한 뮤텍스 객체를 생성
     ➡️ 다른 스레드는 공유 자원을 사용할 수 없음
  3. 스레드는 뮤텍스 객체를 사용
  4. 시스템은 뮤텍스 객체를 해제
     ➡️ 다른 스레드는 공유 자원을 사용할 수 있음

세마포어

• 여러 스레드가 동시에 임계 영역에 존재할 수 있음
• 신호 기반 동작
  0. Semaphore(1) : 세마포어의 값이 1인 상태
  1. P() : 스레드의 임계 구역 진입
     • 스레드가 세마포어의 값을 0으로 변경함 (감소)
     • 공유 자원을 사용함
       ➡️ 세마포어의 값이 0이므로, 다른 스레드는 공유 자원을 사용할 수 없음
  2. V() : 스레드가 임계 구역 탈출
     • 스레드가 세마포어의 값을 1로 변경함 (증가)
     • 공유 자원 해제
     • 세마포어에서 대기하는 스레드에 WAKE_UP 시그널을 보냄
       ➡️ 다른 스레드는 공유 자원을 사용할 수 있음

Introduction of Process Synchronization
Mutex vs Semaphore
Difference between Mutex and Semaphore in Operating System