OS arrangement for test - Cooperating process and Synchronization (1)

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Cooperating process and Synchronization

결정성
· 프로세스들이 순차적으로 실행 되는 것이 이야기합니다. 즉 비결정성을 띈다면 동기화를 통해 데이터의 무결성을 유지해야하겠죠.

· 비간섭 관계의 정의
1.프로세스 시스템에서 한 프로세스가 다른 프로세스를 선행할 때 이들이 서로 독립적
2.한 프로세스의 출력 장소가 다른 프로세스의 입력 장소나 출력 장소가 아닐 때, 이 프로세스들은 비간섭 관계에 있다고 정의함.
모든 쌍의 프로세스가 비간섭 → 시스템은 비간섭 <시스템에서 비간섭은 결정성과 필요 충분 조건>
또한 공유 변수간의 간섭이 없어야 결정성을 만족합니다.
Critical section(임계 영역)
· 두 개 이상의 프로세스가 동시에 사용할 수 없는 자원(임계자원(Critical Resource))에 대해 접근하고 실행하는 프로그램내의 코드 부분이다. 프로세스가 공유자료를 변경하는 영역이고, 하나의 프로세스만 공유 데이터에 접근하고 나머지 프로세스들은 공유 데이터에 접근할 필요가 있더라도 기다려야 합니다.
임계구역은 가능한 한 빨리 수행되어야만 하며, 프로세스가 임계구역에 들어간 후 프로세스가 블록 상태로 되어서는 안 됩니다.

· Critical section에 대한 요구사항 3가지
1.상호 배제 (다른 어떤 프로세스도 C.S를 실행할 수 없다.)
2.진행(비어있는 C.S에 두 P가 동시 접근한다면 적절한 결정기법(pipe)이 있어야 함.)
3.제한된 대기 (진입 요청 후부터 수락까지 사이에 다른 P가 C.S에 실행할 수 있는 횟수에 제한이 있어야함.)
상호 배제의 구현

function mutex() {
 var turn;
 function p0() {
   while(true) {
    while(turn == 1);
    criticalSection();
    turn = 1;
   }
  }

   function p1() {
    while(true) {
     while(turn == 0);
     criticalSection();
     turn = 0;
    }
   }

  turn = 0;  
  p0();
  p1();
}

이 경우 발생할 수 있는 문제점
· 첫 번째 진입은 P0만 가능함.
· 교대로 1번씩만 접근할 수 있음.

· 첫 진입이 고정되어있는 것입니다. 이는 C.S가 비어있을 때, 진입을 원하는 프로세스를 방해해서는 안된다는 원칙을 위배합니다.
· 무조건 교대로 1번씩만 C.S에 들어갈 수 있는 상황입니다. 이는 누구든 C.S가 비어있으면 들어갈 수 있는 법칙을 위배합니다.

function mutex(lock)  {       
  lock = false;
}

function enterMutex(lock) {        
  while(lock);
  lock = true;
}

이 경우 발생할 수 있는 문제점
· while(lock);과 lock = true; 사이에서 context-switching이 일어난다면 C.S에 두 개의 프로세스가 들어가게 됨. 이는 상호배제를 위배합니다.

function mutex(lock)  {       
  lock = false;
}

function enterMutex(lock) {         
  lock = true;
  while(lock);
}

이 경우 발생할 수 있는 문제점
· lock = true;와 while(lock); 사이에서 context-switching이 일어난다면 C.S에 두 프로세스 모두 들어갈 수 없는 상태가 될 수 있습니다. 이는 교착상태에 빠지게 됩니다.

올바른 상호 배제 구현 (Peterson's Solution)

function enterMutex(lock) {    
  flag[i] = 1;
  turn = j; //1
  while(flag[j] == 1 
         && turn == j);//3
}

function enterMutex(lock) {    
  flag[j] = 1;
  turn = i; //2
  while(flag[i] == 1 
         && turn == i);//4
}

· 1이 2보다 먼저 수행되었을 경우 3과 4의 while문 중 어느것이 걸국 먼저 유일하게 빠져나갈까요? 3
이유는 4가 3보다 먼저 수행되었어도, 결국 문맥 교화에 의해 언젠가는 3이 수행되어 들어감
· 즉, 먼저 양보한 사람이 들어가게 되어있는 구조입니다.