동시 자원 할당 요구 상태, Race Condition(경쟁 조건)

1. Race Condition의 개요

 가. Race Condition의 개념  

- 다중 프로세스(Multi-processing) 환경에서 특정 자원에 대하여

  여러 프로세스가 동시에 자원을 획득하려고 경쟁하는 상황

 

나. Race Condition의 특징

 1) 예측 어려움

 2) 일관성 결여
 3) 원인 분석 어려움

 

2. Race Condition의 발생원인 및 해결방안

가. Race Condition의 발생원인 사례

  1) 프로세스 A : 공유자원 count 70을 읽고, +1 수행 공유자원(count)에 쓰지 않음

  2) 프로세스 B : 공유자원 count 70을 읽고, -1 수행 공유자원(count)에 쓰지 않음

  3) 프로세스 A : 공유자원 count에 71쓰기 수행

  4) 프로세스 B : 공유자원 count에 69쓰기 수행

 

- 프로세스 A의 쓰기가 무시되고 공유자원 count는 69가 됨.

 

나. Race Condition의 해결방안

 1)동기화 기법 [스물(뮤)셋(세)모임]

  - 스핀락(Spin Lock)

  - 뮤텍스(Mutex; Mutual Exclusive)

  - 세마포어(Semaphor)

  - 모니터(Monitor)

  - 임계영역(Critical Section)

 

 2)소프트웨어 기법 [DLP; Data Loss Prevention]

  - Dekker : 나 먼저 쓰고 양보할께

  - Lamport : 번호표 순서대로 쓰자

  - Peterson : 너 먼저 써, 난 다음에 쓸께  

 

 3)하드웨워 기법 [ICT; 정보통신기술]

  - Interrupt 금지 : Interrupt Disable(); 

  - Compare & Swap : 하드웨어 명령어 2개의 상태를 동시에 변경

  - Test & Set : 하드웨어 명령어 상태 테스트 & 수정 

 

3. 동기화를 이용한 Race Condition 해결방안, 세마포어 설명

가. 세마포어의 개념

- OS 내에서 상호배제를 지원하는 메커니즘
- 세마포어 변수(S) 및 두 개의 연산(P, V)으로 임계영역에 접근하는 잠금장치에 대한 이론적 기반

나. 세마포어 구현 코드

Semaphres S;
P (S) ; // 검사역할검사역할, S
임계구역
()
V (S): // 증가역할증가역할, S++