Race Condition(경쟁 상태)이란 여러 개의 프로세스가 공통 자원을 동시 접근하여 읽거나, 쓰는 경우 어떤 순서로 접근했는지에 따라서 실행 결과가 달라지는 상황이다. 즉, 공통 자원을 놓고 경쟁하는 상태이다.
Race(경쟁)의 의미가 그대로 함축되어 있다.
여러 스레드들이 공유 자원을 동시에 접근할 때 생기는 문제이다.
Critical Section(임계구역) 이란 각 프로세스에 존재하는 공유 자원에 접근하는 코드 영역이고, Mutual Exclusion(상호 배제)를 지키지 않을 경우 Race Condition이 발생할 수 있다.
만약 하나의 스레드가 Critical Section에 있다면, 다른 스레드는 그 코드 영역에 들어갈 수 없어야 한다.
Critical Section Problem을 해결하기 위해선 3가지 조건이 충족되어야 한다.
Mutual Exclusion(상호 배제): 하나의 스레드가Critical Section코드를 수행중이면 다른 스레드들은 그 영역에 접근할 수 없다.Progress(진행): 현재Critical Section에 진입한 스레드가 없는 상태에서 스레드가 진입하려 한다면Critical Section에 진입하게 해주어야 한다.Bounded Waiting(유한 대기): 스레드가Critical Section에 진입하려고 요청한 후부터 요청이 허용될 때까지 다른 스레드들이Critical Section에 진입하는 횟수에 한계가 있어야 한다. 즉, 스레드의 무한정 대기를 막는 것이다.
여러 스레드들이 문제없이 공유 자원을 활용하도록 돕는 Synchronization Primitive(동기화 기법)를 사용한다.
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Lock 방식
Mutex(뮤텍스): 하나의 스레드가Critical Section코드를 수행 중이면 다른 스레드는Critical Section에 접근할 수 없으며, 큐에 대기시킨다.Spinlock(스핀락): Mutex와 달리 큐가 없고 Lock 검사를 계속 수행하는Busy Wating*을 한다.Monitor(모니터): 공유 자원의 구조, 공유 자원의 연산을 제공하는Procedure, 현재 호출된 Procedure간의 동기화를 캡슐화한 모듈이다. 공유 자원의 접근은 Procedure를 통해서만 가능하다.
*Busy Wating : Critical Section 진입을 기다리면서 계속 CPU와 메모리를 사용한다.
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Wait-Signal 방식
Semaphore(세마포어): n개의 자원을 다수의 스레드가 공유하여 사용하도록 돕는 자원 관리 기법으로, counter 변수를 사용하여 여러 스레드가Critical Section에 접근하는 것을 원할하게 관리한다.