[정처산기] 응용SW기초 기술 활용 (병행 프로세스와 상호 배제)

안녕하세요. 오늘은 병행 프로세스와 상호 배제에 대해 요점 정리 했습니다.

 

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병행 프로세스와 상호 배제

 

1. 병행 프로세스(Concurrent Process)

• 두 개 이상의 프로세스들이 동시에 존재하며 실행 상태에 있는 것을 의미
• 한정된 컴퓨터 하드웨어나 자원을 공유하고, 동시에 작업을 수행하기 위해 사용하는 개념

 

2. 임계 구역(Critical Section)

• 다중 프로그래밍 운영체제에서 여러개의 프로세스가 공유하는 데이터 및 자원에 대하여 어느 한 시점에서는 하나의 프로세스만 자원 또는 데이터를 사용하도록 지정된 공유 자원(영역)을 의미
• 임계 구역에는 하나의 프로세스만 접근할 수 있으며, 해당 프로세스가 자원을 반납한 후에만 다른 프로세스가 자원이나 데이터를 사용할 수 있음
• 임계 구역의 문제를 해결하기 위해서는 상호 배제(Mutual Exclusion), 진행(Process), 한계 대기(Bounded Waiting)라는 3가지 조건을 충족해야함

 

3. 동기화 기법(Synchronization) 

• 두 개 이상의 프로세스를 한 시점에서는 동시에 처리할 수 없으므로 각 프로세스에 대한 처리 순서를 결정하는 것으로, 상호 배제의 한 형태

세마포어 (Semaphore)	신호기, 깃발을 뜻하며, 각 프로세스에 제어 신호를 전달하여 순서대로 작업을 수행하도록 하는 기법 세마포어는 다익스트라가 제안하였으며, P와 V라는 두 개의 연산에 의해서 동기화를 유지시키고 상호 배제의 원리를 보장 S는 P와 V 연산으로만 접근 가능한 세마포어 변수로, 공유 자원의 개수를 나타내며 0과 1 혹은 0과 양의 값을 가질 수 있음 세마포어에 대한 연산은 처리중에 인터럽트되어서는 안됨
모니터 (Monitor)	모니터는 동기화를 구현하기 위한 특수 프로그램 기법으로 특정 공유 자원을 프로세스에게 할당하는 데 필요한 데이터와 이 데이터를 처리하는 프로시저로 구성 자료 추상화와 정보은폐 개념을 기초로 하며 공유 자원을 할당하기 위한 병행성 구조로 이루어져 있음 모니터의 경계에서 상호 배제가 시행 모니터는 한순간에 하나의 프로세스만 진입하여 자원을 사용할 수 있음

 

4. 교착상태(Dead Lock)의 개요 

• 교착상태는 상호 배제에 의해 나타나는 문제점으로, 둘 이상의 프로세스들이 자원을 점유한 상태에서 서로 다른 프로세스가 점유하고 있는 자원을 요구하며 무한정 기다리는 현상을 의미

 

5. 교착상태 발생의 필요 충분 조건

• 교착상태가 발생하기 위해서는 다음의 네가지 조건이 충족되어야 하는데, 이 네 가지 조건 중 하나라도 충족되지 않으면 교착상태가 발생하지 않음

상호배제 (Mutual Exclusion)	한번에 한개의 프로세스만이 공유 자원을 사용할 수 있어야 함
점유와 대기 (Hold and Wait)	최소한 하나의 자원을 점유하고 있으면서 다른 프로세스에 할당되어 사용되고 있는 자원을 추가로 점유하기 위해 대기하는 프로세스가 있어야 함
비선점 (Non-preemption)	다른 프로세스에 할당된 자원은 사용이 끝날 때까지 강제로 빼앗을 수 없어야 함
환형 대기 (Circular Wait)	공유 자원을 사용하기 위해 대기하는 프로세스들이 원형으로 구성되어 있어 자신에게 할당된 자원을 점유하면서 앞이나 뒤에 있는 포르세스의 자원을 요구해야 함

 

6. TIP

• 정보은폐 : 모니터 내부의 프로시저와 데이터의 정보를 은폐시켜서 다른 외부의 프로시저가 접근하거나 변경하지 못하도록 하는 기법

 

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공부하면서 유용했던 부분 메모겸 공유하고자 끄적입니다.

고쳐야하는 부분있다면 댓글 남겨주시면 수정하겠습니다.

행복한 하루 보내세요 (❁´◡`❁)

 

 

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