📗 9주차 | 퀴즈 대비

기본 개념 주관식 예상문제 10선

기준: 프로세스, 스레드, 동기화 기법 등에 관한 기본 개념

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❓ Q1. 프로세스와 스레드의 차이를 2가지 이상 설명하시오.

✅ 모범 답안:

• 프로세스는 독립적인 메모리 공간을 가지며, 운영체제에서 자원을 할당받는 실행 단위이다.
• 스레드는 프로세스 내에서 실행되는 작업 흐름 단위로, 코드/데이터/힙은 공유하고, 스택은 각각 가진다.
• 스레드는 생성과 전환 비용이 프로세스보다 낮다.

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❓ Q2. 스레드의 주요 상태(READY, RUNNING, BLOCKED)를 정의하고, 각 상태 간 전이 조건을 설명하시오.

✅ 모범 답안:

• READY: CPU를 기다리는 상태 (예: thread_unblock 호출)
• RUNNING: 현재 CPU를 점유한 상태
• BLOCKED: 입출력 또는 동기화 자원을 기다리는 상태 (예: lock_acquire 실패 시)
• 상태 전이 예: READY → RUNNING (schedule) / RUNNING → BLOCKED (thread_block)

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❓ Q3. 문맥 전환(Context Switch)이란 무엇이며, 언제 발생하는가?

✅ 모범 답안:

• 문맥 전환은 현재 실행 중인 스레드의 상태를 저장하고, 다른 스레드의 상태를 복원해 실행을 전환하는 것이다.

• 발생 조건:

  1. 스레드가 yield()를 호출할 때
  2. 스레드가 block()될 때
  3. 스레드가 exit()하여 종료될 때

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❓ Q4. 스레드 간 동기화가 필요한 이유를 설명하고, 대표적인 동기화 기법 2가지를 쓰시오.

✅ 모범 답안:

• 스레드 간에 공유 자원을 동시에 접근하면 데이터 손상(race condition)이 발생할 수 있음
• 이를 막기 위해 상호 배제(mutex)와 순서 제어가 필요
• 대표 기법: Lock, Semaphore, Condition Variable

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❓ Q5. Lock과 Semaphore의 개념적 차이를 설명하시오.

✅ 모범 답안:

• Lock은 단일 자원 보호용 뮤텍스로, 하나의 스레드만 접근 가능하도록 제한함
• Semaphore는 정수형 카운터로 자원의 개수를 나타내며, sema_down() / sema_up()으로 접근을 제어
• 세마포어는 자원이 여러 개일 때 사용하기 유리함

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❓ Q6. 우선순위 역전(Priority Inversion) 문제란 무엇이며, 이를 해결하기 위한 기법은?

✅ 모범 답안:

• 낮은 우선순위 스레드가 자원을 점유하고, 높은 우선순위 스레드가 이를 기다릴 때, 중간 우선순위 스레드가 CPU를 선점하여 높은 우선순위가 무한 대기하는 문제
• 해결 기법: Priority Donation → 높은 우선순위 스레드가 자신의 우선순위를 점유자에게 일시적으로 양도함

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❓ Q7. 세마포어의 작동 원리를 간단히 설명하시오.

✅ 모범 답안:

• sema_down()을 호출하면 세마포어 값이 감소하며, 값이 0이면 BLOCKED 상태가 된다
• sema_up()을 호출하면 값이 증가하고, BLOCKED 스레드가 있다면 하나를 READY 상태로 깨운다
• 이를 통해 자원 수 제한과 스레드 간 동기화가 가능하다

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❓ Q8. Condition Variable은 어떤 상황에서 사용되며, 어떻게 동작하는가?

✅ 모범 답안:

• Condition Variable은 특정 조건이 충족될 때까지 대기하는 스레드를 관리하기 위한 도구이다.
• cond_wait()을 호출하면, 락을 놓고 BLOCKED 상태가 되며
• cond_signal() 또는 cond_broadcast()가 호출되면 깨어나서 락을 다시 획득한다
• 주로 producer-consumer 문제 해결에 사용됨

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❓ Q9. PintOS에서 thread_yield() 함수는 어떤 역할을 하며 언제 호출되는가?

✅ 모범 답안:

• thread_yield()는 현재 스레드가 자발적으로 CPU를 양보하고 READY 상태로 전환되도록 한다
• 이는 더 높은 priority 스레드가 ready 상태에 있을 경우 우선 실행되도록 하기 위함
• 명시적 호출 또는 인터럽트 중 타이머에 의해 호출될 수 있음

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❓ Q10. 동기화 없이 여러 스레드가 같은 전역 변수에 접근할 경우 발생할 수 있는 문제는?

✅ 모범 답안:

• 경쟁 상태(Race Condition)가 발생하여, 예상치 못한 동작이나 잘못된 결과가 나올 수 있음
• 예: 변수의 값이 중간에 덮어씌워져서 누락되거나, 동시에 증가하여 값이 부정확해짐
• 해결법: Lock 등 동기화 기법을 통해 순차적 접근 보장 필요