[OS] 프로세스 동기화와 상호배제 (Process Synchronization and Mutual Exclusion) - ③

Language Level Solutions

Monitor(모니터)

공유데이터와 임계 영역의 집합

wait(), signal() 연산 존재

사용이 쉽고, Deadlock(교착상태) 등 에러 발생 가능성이 낮음

Monitor의 구조

• Entry Queue(진입 큐) : 모니터 내의 procedure(function) 수 만큼 존재
• Mutual Exclusion(상호 배제) : 모니터 내에는 항상 하나의 프로세스만 진입 가능
• Information Hiding(정보 은폐) : 공유 데이터는 모니터 내의 프로세스만 접근 가능
• Condition Queue(조건 큐) : 모니터 내의 특정 이벤트를 기다리는 프로세스가 대기
• Signaler Queue(신호 제공자 큐) : 모니터에 항상 하나의 신호 제공자 큐가 존재, signal() 명령을 실행한 프로세스가 임시 대기

Monitor로 해결할 수 있는 문제

자원 할당

자원 할당 시나리오 1

자원 R이 사용 가능하고, Monitor 안에 어떠한 프로세스도 존재하지 않는 상태

 

자원 할당 시나리오 2

프로세스 j가 모니터 안에서 자원 R을 요청한 상태, available 값을 1에서 0으로 바꿈

 

자원 할당 시나리오 3

자원 R이 j에게 할당되고, 프로세스 k와 m이 차례대로 자원 R을 요청하지만 available 값이 0이므로 R을 현재 할당 받을 수 없기에 조건 큐에서 대기하는 상태

 

자원 할당 시나리오 4

j가 자신의 일을 끝내고 R을 반납하고 available 값을 1로 바꿈, 신호 제공자 큐로 가서 자원 할당을 기다리는 k 프로세스를 wakeup 하고, k가 자원 R을 할당 받게 되면서 available 값이 다시 0이 됨

 

자원 할당 시나리오 5

j가 다시 모니터 안에 들어와서 남은 작업을 수행

 

Monitor → 자원 할당 해결

Producer-Consumer(생산자-소비자)

Producer-Consumer(생산자-소비자)

Monitor → Producer-Consumer 해결

Reader-Writer

Monitor → Reader-Writer 해결

Dining Philosopher

Dining Philosopher(철학자의 식탁)

• 프로세스 : 5명의 철학자
• 연산 : 철학자들은 '생각하기', '스파게티 먹기' 두개만 반복
• 공유자원 : 스파게티, 포크
• 스파게티를 먹기 위해서 좌우 포크 2개 모두 들어야 함

do forever
    pickup(i);
    eating;
    putdown(i);
    thinking;
end

 

Monitor → Dining Philosopher 해결

Monitor의 문제점

• 지원하는 언어에서만 사용 가능
• 컴파일러가 OS를 이해하고 있어야 함
  • 임계 영역에 접근을 위한 코드 생성

 

 

참고

쉽게 배우는 운영체제

쉽게 배우는 운영체제

[Course] Operating System (CPA310) - 운영체제 강의

[Course] Operating System (CPA310) - 운영체제 강의