스핀락, 뮤텍스, 세마포어 + 뮤텍스 vs 이진 세마포어

여러 프로세스/스레드가 동시에 같은 데이터를 조작할 때 타이밍이나 접근 순서에 따라 결과가 달라질 수 있는 상황

경쟁조건 (Race Condition)이 발생할 수 있는 코드 / 부분 / 영역이다.

상호배제란 임계구역에서 공유 데이터 일관성을 보장하기 위해 하나의 프로세스/스레드만 진입해서 실행할 수 있도록 하는 메커니즘이다.

스핀락 #

스핀락은 CPU의 도움을 받아 lock을 확인하는 방식이다.

쉽게 말해 스레드가 락을 점유할때까지 대기하지않고 계속해서 락을 취득할 수 있는지 확인하는 방식이다.

컨텍스트 스위칭은 발생하지 않지만, CPU 연산이 많이 든다는 단점이 존재한다.

TestAndSet이라는 CPU의 atomic 명령어를 사용한다.

## 뮤텍스 뮤텍스는 스핀락과 다르게 일단 임계 영역에 들어가기 전에 lock을 취득하는 과정을 가지고 하나의 스레드가 락을 취득하고 cirtical section에 들어가게 되고, 다른 스레드가 또 접근하게 된다면 그 스레드를 대기상태로 바꾸고 큐에 넣는다.

그리고 lock이 있는 스레드가 작업을 끝내고 lock을 반환하게 된다면 큐에 있던 다른 스레드가 락을 취득하고 작업을 수행하게 된다.

그건 아니다 뮤텍스는 작업 스레드를 바꿀때 컨텍스트 스위칭이 일어나게된다.

그래서 멀티 코어 환경이고 critical section에서의 작업이 컨텍스트 스위칭보다 더 빨리 끝난다면 스핀락이 뮤텍스보다 더 이점이 있긴하다.

그래도 컨텍스트 스위칭보다 critical section 작업이 빨리 끝나는 경우는 드물기때문에 왠만하면 뮤텍스를 사용한다.

signal mechanism을 가진 하나 이상의 프로세스/스레드가 critical section에 접근이 가능하도록 하는 장치이다.

세마포어에서는 0, 1 뿐만 아닌 여러값들을 가질 수 있다.

세마포어의 wait에서는 현재 lock의 value -1 하고 signal을 호출하면 value +1 한다. 현재 세마포어의 value가 0 이상이라면 테스크를 실행할 수 있다.

세마포어는 순서를 정해줄 때 사용할 수 있다.

세마포어는 서로 다른 스레드/프로세스 끼리 signal을 조작할 수 있다.

둘은 같다고 생각할 수 있지만 사실 차이점이 존재한다.

뮤텍스는 락을 가진 자만 락을 해제할 수 있지만 세마포어는 그렇지 않다.

그리고 뮤텍스는 priority inheritance 속성을 가지지만 세마포어는 그런 속성이 없다.

cpu는 작업을 수행할 때 여러 방식으로 스케쥴링을 한다.

여기서 우선순위 스케쥴링 방식을 사용할 때를 예시로 들어보자

프로세스1과 프로세스2가 있고 프로세스1의 우선순위가 더 높다고 해보자.

프로세스2가 lock을 가지고있을때 작업을 프로세스1에게 할당한다면 프로세스1은 프로세스2의 작업이 끝날때까지 대기하게된다.

그래서 이 부분을 빠르게 해결하기 위해서 lock을 쥐고있는 프로세스의 우선순위를 올려준다.

이러한 작업이 priority inheritance라고한다.

이렇게 되면 자기가 원하는대로 우선순위를 부여해도 순서를 보장할 수 없긴하다.

그래서 세마포어를 사용하면 순서를 보장할 수 있다.

즉, 결론은