[OS] 공유 자원과 임계구역

공유 자원 (Shared Resource)

• 여러 프로세스가 공동으로 이용하는 변수, 메모리, 파일 등을 말합니다.
• 공동으로 이용되기에 누가 언제 데이터를 읽거나 쓰느냐에 따라 결과가 달라질 수 있습니다.

 

경쟁 상태 (Race Condition)

• 공유 데이터에 대해 여러 프로세스가 동시에 접근, 변경을 시도하는 상황을 말합니다.
• 데이터의 일관성을 유지하기 위해서 수행되는 프로세스들이 순차적으로 공유자원에 접근해야 합니다.

 

문제 상황 예시 (은행 입출금 문제)

• 프로세스 A와 B가 은행 잔고에 동시에 접근해서 둘 다 1000원을 읽었습니다.
• A는 500원을 입금했고 B는 뒤이어 500원을 출금했다면 잔고는 1000원이 저장돼야 하지만, B가 더 나중에 저장했으므로 500원이 저장됩니다. => 문제 발생

 

임계 구역 (Critical Section)

• 여러 프로세스가 공유하는 데이터에 접근하는 Code 영역입니다.
• 한 번에 오직 하나의 프로세스만이 임계구역에 진입해야 합니다.

 

임계 구역 해결의 조건들

임계구역 문제를 해결하는 알고리즘은 아래와 같은 세 가지 조건을 만족해야 합니다.

 

1. Mutual Exclusion (상호 배제)

- 만약 프로세스 A가 임계 구역에 진입해 있다면, 다른 모든 프로세스는 진입할 수 없어야 합니다.

- 데이터의 일관성을 유지하기 위해서 필요합니다.

 

2. Process (진행)

- 한 프로세스가 임계 구역에 진입한 후 빠져나오면 기다리고 있던 프로세스들 중 하나는 반드시 임계 구역에 접근 해야한다는 조건입니다.

- 다음 프로세스로 진행되어 프로그램이 정상적으로 실행되기 위해서 필요합니다.

 

3. Bounded Waiting (상호 배제)

- 프로세스가 임계구역에 진입할 때까지 걸리는 시간에 제한이 존재해야 합니다. (무한 대기하지 않아야 함)

- 한 프로세스가 긴 시간 동안 실행되지 않는 문제를 해결하기 위해서 필요합니다.