Race Condition과 Mutex · Semaphore

Table of contents

1. Race Condition이란
2. 해결책
   1. Mutex(뮤텍스)
   2. Semaphore(세마포어)

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Race Condition 언어 핵심

Race Condition(경쟁 상태)란 두 개 이상의 프로세스가 공유 자원에 동시 접근할때, 접근 순서에 따라 실행 결과가 달라지는 현상을 말한다.

따라서, 공유 자원에 접근할 수 있는 스레드에 제한을 걸어 놓는 것이 중요한데, 이를 상호배제라고 한다.

대표적인 방식으로는, Mutex와 Semaphore가 있다.

두 방식의 공통점은 접근 권한이 없으면 쓰레드는 접근 권한을 얻을때까지 대기해야한다는 점이고

차이점은 Mutex는 임계 구역에 진입하여 권한(key)를 획득한 쓰레드 만이 락을 해제할 수 있지만,

세마포어는 임계구역에 진입하지 않은 쓰레드도 signal 함수를 통해 락을 해제할 수 있다.

Race Condition이란

Race Condition(경쟁 상태) 란 두 개 이상의 프로세스가 공유 자원에 동시 접근할 때, 실행 순서에 따라 결과값이 달라질 수 있는 현상을 말한다.

따라서, 공용 자원은 하나의 쓰레드만 사용할 수 있도록 임계구역으로 설정해두고, 한 쓰레드가 사용중이라면 다른 쓰레드는 접근하지 못하도록 상호배제시키는 방법으로 해결할 수 있다.

해결책

Mutex(뮤텍스)

Mutex는 Mutual Exclusion(상호배제)의 약자이다.

뮤텍스는 Locking 매커니즘으로, 하나의 쓰레드 만이 뮤텍스를 얻어 임계 구역에 들어올 수 있고,

뮤텍스를 획득했던 쓰레드만이 뮤텍스를 해제할 수 있다.

따라서, 다른 쓰레드는 뮤텍스를 해제할때까지 임계구역에 접근하지 못한다.

Semaphore(세마포어)

카운팅 세마포어의 경우, 설정한 값만큼 쓰레드를 허용하고 그 이상의 쓰레드가 자원에 접근하면 락이 실행된다.

즉, 공통으로 관리하는 하나의 값으로 상호배제를 달성한다.

참고로, 허용하는 쓰레드가 1개인 세마포어를 바이너리 세마포어라 하고 이는 뮤텍스와 동일하게 동작한다.

세마포어는 공유 자원에 접근하기 위해 카운팅 변수를 감소시키고 대기하는 wait 함수와

임계 구역을 빠져나오면서 변수를 증가시키는 signal 함수를 이용해 관리한다.

세마포어는 signal 함수로 락을 걸지 않은 쓰레드도 락을 해제할 수 있다는 점에서 뮤텍스와는 차이점이 존재한다.

참고한 블로그

1. https://chelseashin.tistory.com/40

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