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세마포어

semaphore
두개의 Atomic한 함수로 제어되는 정수 변수를 이용한 교착 상태 해법

개요

  • 다익스트라(E.J. Dijkstra)가 제안
  • 상호 배제의 원리를 보장하는 알고리즘
  • 임계구역에 대하여 각각의 프로세스들의 접근을 제어하고 프로세스 사이의 동기를 유지
  • 잠자기와 깨우기의 연산을 이용하며, 공유 자원의 수를 나타내는 변수를 세마포어 변수 S라고 함
  • 세마포어 변수는 일반적으로 정수형 변수 사용

세마포어의 종류

  • 이진형 세마포어: 0과 1값, 한개의 공유자원을 상호배제
  • 계수형 세마포어 : 0과 양의 정수, 여러개의 공유자원을 상호배제

구성 및 구현

P연산과 V연산으로 이루어진다.
  • 아래는 세마포어 카운트를 1로 가정
  • 세마포어의 카운트는 1 이상이며 카운트를 조절하여 진입 가능한 프로세스/스레드 수 조절 가능

P연산

같이 들어갈 수 없는 임계영역에 들어가고자 하는 프로세스는 P를 거쳐야 한다.
procedure P(S)
while S=0 do wait
S := S-1
end P
  1. 최초 S값은 1
  2. S가 1이면
    • 0으로 만들고 진입한다.
  3. S가 0이면
    • S가 1이 될때 까지 기다린다.

V연산

P연산을 통과해 임계영역의 연산을 끝낸 프로세스가 V연산을 수행하게 된다.
procedure V(S)          // 현재상태는 S가 0
S := S+1                // S를 1로 원위치시켜 해제하는 과정
end V                   // 이제는 다른 프로세스가 들어 올수 있음
  • 최초 S값을 1로 만든다.

구현 예

P(S);
------------------------
위 험 지 역(Critical Section) = 임계영역
------------------------
V(S);

세마포어와 뮤텍스

  • 세마포어(Semaphore) : 공유된 자원의 데이터를 여러 프로세스가 접근하는 것을 막는 것
  • 뮤텍스(Mutex) : 공유된 자원의 데이터를 여러 쓰레드가 접근하는 것을 막는 것

차이

  • 세마포어는 뮤텍스가 될 수 있지만 뮤텍스는 세어포어가 될 수 없음
    • (뮤텍스는 상태가 0, 1 두 개 뿐인 이진형 세마포어)
  • 세마포어는 소유할 수 없는 반면, 뮤텍스는 소유가 가능하며 소유주가 이에 대한 책임
  • 세마포어는 파일 형태로 존재하며 전 시스템 범위, 뮤텍스는 프로세스 범위이며 프로세스 종료 시 초기화

기술사 기출


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