Mutex vs Lock

Lock과 Mutex의 관계

• Mutex는 lock이 가능한 객체
• lock은 그걸 유지하는 객체. 하드웨어 기반

Counting Semaphore vs Binary Semaphore

Counting Semaphore

• 구조체로 사용됨
  • 세마포어 변수: 0~N 사이의 숫자
    • 임계영역에 접근이 가능한 프로세스/스레드를 의미한다.
• 자원을 사용하면 세마포가 감소, 방출하면 세마포가 증가 한다.
• 임계구역에 한 번에 여러 프로세스/스레드가 접근할 수 있게 한다.
  • 즉, 상호배제(Mutual Exclusion) 가 보장 안된다.
  • 반면에, 같은 이유로 한정대기(Bounded Waiting)는 보장된다.
    • 왜냐하면, 큐로 프로세스/스레드들이 저장되어있고, 순서대로 임계구역에 들어갈 수 있는 기회가 주어진다.
• Binary Semaphore 와는 다르게 정해져있지 않은 범위의 counter 개수를 갖는다

Counting Semaphore 예시 코드

typedef struct {      
        int semaphore_variable;
        Queue list;    //태스크(스레드)들을 저장하는 큐
}counting_semaphore;

Binary Semaphore

• Int 변수로 사용됨.
• 말그대로 0 과 1 두가지 값만 가능하다
• 0이면 임계영역에 접근하고 있는 쓰레드가 있는 상태이고 (busy)
• 1이면 임계영역에 접근하고 있는 쓰레드가 없는 상태이다 (wait)
• 0, 1 을 사용해서 임계구역에 프로세스/쓰레드가 하나씩만 접근할 수 있게 해준다
  • 그래서 상호배제(Mutual Exclusion) 이 보장된다.
  • 반면에, 프로세스/스레드가 임계구역에 머물 수 있는 시간은 정해져있지 않기 때문에, 한정 대기(Bounded Waiting)는 보장 안된다.
  • 그래서 기아 현상을 초래할 수 있다.
• 이진 세마포어와 Mutex와의 차이점?
  • 본질적으로 동작하는 방식에 차이점이 조금 있다.(아래 세마포어 vs 뮤택스 참고)
  • Mutex는 소유하고있는 쓰레드가 직접 release되어야하고(즉, lock을 사용함)
  • 이진 세마포는 그냥 어떤 쓰레드던 signal 을 통해 제어를 할 수 있다.
  • 세마포어는 뮤택스로 사용 될 수 있는데, 반대로 뮤택스는 세마포어로 사용 될 수 없다

Binary Semaphore 예시 코드

typedef struct {
      int semaphore_variable;
}binary_semaphore;

Semaphore vs Mutex

Mutex

• 상호배제(Mutual Exclustion) 으로 동작하는 Lock.

Semaphore

• 소프트웨어 측면에서 임계구역 문제를 해결을 하려고하는 동기화 도구.
• 뮤텍스보다 조금 더 정교함.
• 뮤텍스와는 다르게 프로세스들간의 signal이 가능해서 프로세스 실행 순서를 조금 더 효율적으로 제어를 할 수 있다.
• 뮤텍스는 너무 대기가 많다.

참고

https://www.geeksforgeeks.org/difference-between-counting-and-binary-semaphores/