임계 구역
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- Critical Section; 임계 영역
- 둘 이상의 프로세스나 스레드가 공유 자원에 접근하는 코드 영역으로, 한 번에 하나만 실행되어야 하는 부분
- 공유 변수, 공유 파일, 입출력 장치처럼 동시에 접근하면 결과가 달라지는 자원을 다루는 구간이다.
- 여러 프로세스가 임계 구역에 동시에 들어가면 실행 순서에 따라 결과가 바뀌는
경쟁 상태(Race Condition)가 발생한다.
- 다중 스레드 프로그램에서 C 의 전역 변수는 모든 스레드가 공유하므로 임계 구역의
대상이 된다. 지역 변수와 함수 인자는 스레드마다 스택에 따로 잡히므로 해당하지 않는다.
임계 구역 문제의 해법은 세 가지를 모두 만족해야 한다.
- 상호 배제(Mutual Exclusion) : 한 프로세스가 임계 구역에 있으면 다른 프로세스는 들어갈 수 없다.
- 진행(Progress) : 임계 구역이 비어 있으면, 들어가려는 프로세스 중에서 누가 들어갈지를
임계 구역 밖에 있는 프로세스가 방해해서는 안 된다.
- 한정 대기(Bounded Waiting) : 대기 시간이 유한해야 한다. 특정 프로세스가 무한정 밀리면 안 된다.
프로세스의 상대적인 실행 속도나 프로세서 수에 대해서는 어떤 가정도 해서는 안 된다. 속도를 가정한 해법은 환경이 바뀌면 깨진다.
- 소프트웨어 해법 : 데커 알고리즘, 피터슨 알고리즘, 램포트의 베이커리 알고리즘
- 하드웨어 해법 : TestAndSet, Swap 같은 원자적 명령어
- 운영체제·언어 수준 : 세마포어, 뮤텍스, 모니터
