Process Synchronization(2)

Semaphore and Monitor

• Semaphore의 문제점 보완
  - 함수명으로 Semaphore의 사용을 구분한다.
  

  

  
  

• Mutex (Mutual exclusion)
  - Mutual exclusion을 구현하기 위해 사용하는 Sleeping Lock
  - 동일한 Mutex를 사용할 때 Mutex_lock()을 호출한 Process와 Mutex_unlock()을 호출한 Process가 일치해야 된다.
  
  

• Semaphore의 구현
  - 기본적으로 C 구조체 이다.
  

  

  
  

• P함수 / V함수 구현
  - Interrupt disable을 사용해야 안전성이 보장된다.
  - 짧은 시간이기 때문에 Interrupt disable을 사용해도 문제가 없다.
  - Cnt = Semaphore
  - Cnt가 0이상일 경우 : 남아있는 열쇠(자원)의 개수
  - Cnt가 0이하일 경우 : 절대값이 Queue에서 대기중인 Process의 개수
  - 기본적으로 Single Processor용 Mechanism
  

  

  
  

• Multi Processor Semaphore Mechanism
  - Atomic OS 필요 : 글로벌 자원를 읽고, 쓰는 등 전체의 과정을 쪼갤 수 없는 기본 단위로 만듦
  - Bus를 장악하여 한 Processor가 자원을 사용하고 있을 경우 다른 Processor의 Bus Transaction을 차단
  
  

• TAS (Test And Set) Instruction
  - 대표적인 Multi Processor Semaphore Mechanism
  - 메모리의 Boolean 변수를 읽어서 확인 후 값을 1로 쓰는 작업을 Atomic하게 수행
  - Busy waiting이란 단점이 있다.
      *Busy Waiting(Spining) : 특정 조건의 만족 여보를 루프를 돌면서 반복하여 확인하는 기법
  
  

• Monitor
  - P나 V를 빼먹어서 생기는 오류를 최대한 줄이기 위해 사용
  - Java에서 Synchronized Class가 예
  

  

  
  

• Monitor API
  - condition 변수 : 어떤 조건이 충족되기를 기다리고 있는 Process들의 Waiting Queue
  - Monitor는 한번에 하나의 Process만 내부의 Method를 수행할 수 있도록 허용하기 때문에 Monitor 내부의 변수들을 따로 보호하지 않는다.
  

  

  
  
  

• Hoare Style Monitor(Signal-and-Urgent-wait monitor)
  - waitQueue에서 깨어난 Process가 바로 monitor내부로 진입하는 방식의 Monitor
      *Signaler Queue : Signal을 보낸 Process가 Monitor밖에서 대기하기 위한 Queue
  
  

• Brinch-Hansen Style Monitor
  - Wait Queue에 Signal을 보낸 Process가 수행을 계속하는 방식의 Monitor
  
  

• Monitor Implementation