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Answer

||| 사전배경 |||

• 실제 사용환경에서는, 여러개의 프로세스와 스레드들이 거의 동시에 번갈아가며 수행되고 있다.

• 이때, 두 개 이상의 프로세스 혹은 스레드가 하나의 **공유자원**을 사용하는 상황이 있을 수 있다.
• 이러한 경우 **race condition**이 발생하지 않도록 자원 및 데이터의 **동기화**에 신경을 써야 한다.

사전지식 - 공유자원, 임계영역, race condition

• 공유자원 (shared resource)

  • 시스템 안에서 여러 프로세스, 스레드가 공유하여 이용하는 자원 (변수, 메모리, 파일…)

• 임계영역 (critical section)

  • 프로세스의 코드 중 공유자원에 접근하는 코드

  • 공유자원 접근 순서에 따라 실행 결과가 달라지는 프로세스의 코드 영역

    

• 경쟁 상태 (race condition)

  • 2개 이상의 프로세스가 공유자원을 동시에 읽으려는 상황
  • 공유자원의 접근 순서에 따라 실행 결과가 달라질 수 있다. ⇒ 임계영역 수행시 race condition상황이 일어날 수 있음
  • e.g. multiprocessor system, 공유자원을 사용하는 프로세스/스레드, 커널모드 수행 중 interrupt가 발생할 때 …..

프로세스 동기화 문제 (Process Synchronization)

race condition상황에서 프로세스 동기화의 필요성

• 공유자원에 동시 접근하는 경우(race condition 상황), 데이터의 불일치 문제가 발생할 수 있다.
• 따라서 공유자원의 일관성을 유지하기 위해 협력 프로세스 간의 실행순서를 정해주는 메커니즘, 다시 말해 **동기화 메커니즘**이 필요하다!

프로세스 동기화 문제

1. Deadlock

   • 둘 이상의 프로세스가 서로 상대방에 의해 충족될 수 있는 event를 무한히 기다리는 현상

     

2. Starvation

   • indefinite blocking. 프로세스가 suspend된 이후에 세마포어 큐에서 자원을 받지 못하고 계속계속 굶고 있는 상황

동기화를 위해 고려해야하는 조건

1. 상호배제 (Mutual Exclusion) ⇒ 임계영역은 하나씩 수행~!! 한 프로세스가 임계영역을 수행하고 있으면, 다른 프로세스들은 그들의 임계영역 코드를 수행하지 않도록 해야 한다. 데드락걸리면 안되니까…! atomic하게 수행하자~!

2. 진행, 가용성 (Progress) ⇒ show must go on~!!

   임계영역에 들어간 프로세스가 없는 상태에서, 임계영역 코드를 수행하려는 프로세스라면, 어떤 프로세스를 수행시킬 건지 정하긴 해야한다. 프로세스 수행은 하긴 해야지~!