병행 프로세스 200812120 이나현

병행 프로세스 개요 병행 프로세스란 여러 프로세스들이 동시에 수행상태에 있는 것 독립적 또는 다른 프로세스와 협력하면서 기능을 수행 비동기성(Asynchronous)란 프로세스간의 상호협력 하는 것 병행 프로세스의 비동기성으로 인해 발생하는 문제점 ① 상호배제(Mutual Exclusion) ② 동기화(synchronization) ③ 결정적인(Determinacy) 문제 ④ 통신(Communication) 문제 ⑤ 교착상태(Dead Lock)

상호배제(Mutual Exclusion) 상호배제란 여러 프로세스가 하나의 공유 데이터를 액세스 하면서 작업이 수행될 때 한 프로세스가 그 데이터를 액세스 할 때 다른 프로세스는 그 데이터를 액세스하지 못하도록 하는 기법.

임계 영역(Critical Section) 임계 영역이란 공유메모리가 참조하는 프로그램의 부분을 말한다. 즉, 어떤 프로세스가 공유 데이터를 액세스 할 때 그 프로세스는 임계영역 내에 있다고 말한다. <그림5.1>에서 프로세스 P1이 공유 데이터 pdata를 액세스 하면 P2는 액세스 하지 못하게 해야 한다.

상호배제 기법 소프트웨어적인 상호배제 기법 하드웨어적인 상호배제 기법 순환 반복대기(Busy Waiting) 기법 2개 프로세스 대상 : Dekker 알고리즘, Peterson 알고리즘 N개 프로세스 대상 : Diistra 알고리즘, Knuth 알고리즘 & Mcguire 알고리즘, Lamport 알고리즘 하드웨어적인 상호배제 기법 Test and Set 명령어 Swap 명령어 순환 반복대기(Busy Waiting) 기법 세마포어(Semaphore) -Eventcount/Sequencer(시크벤저)

상호배제 기법 Dekker의 알고리즘 2개의 프로세스가 모두 자신의 flag[]값을 true로 설정하고 임계영역에 진입하는 경우 그 당시의 turn 값에 따라 진입 순서를 결정한다.(P0=turn ←1;, P1=turn←0;) 그리고 한 프로세서가 임계 영역에 진입하기 위해서는 반드시 상대방 프로세스의 flag[]값이 false 인지 확인 요 Peterson의 알고리즘 프로세스 P0는 turn의 값을 1로, P1은 turn 값을 0으로 설정 한다. 그 뒤에 while 루프에 진입하여 상대 프로세스가 진입을 시도하 는지 여부를 검사하여 이 때 2개의 프로세스가 모두 진입을 시도 한다면 flag[0]와 flag[1]의 값이 모두 true이면 true 값에 따라 turn이 가리키는 순서의 프로세스가 임계영역에 진입 한다. 즉, turn의 값을 먼저 설정한 프로세서가 임계영역에 진입.

N개 프로세스 상호 배제 기법 ① 다익스트라(Dijkstra) 단점 : 무기한 연기의 가능성이 있다. ② 쿤즈(Knuth) 단점 : 무기한 연기의 가능성을 제거 하였지만 지연 시간이 매우 크다 ③ 아이젠버그(Eisenberg) 유한 시간내의 시도 후 임계영역 진입을 보장 한다. ④ 람포트(Lamport) 분산 시스템 환경을 위한 상호 배제 기법이다. 하드 웨어 적인 상호배제 기법 Test and set 알고리즘의 방법 먼저 변수를 읽고 그것의 값을 저장 영역(Save Area)에 기억시킨 후 그 변수에 다른 값을 Set시키는 방법이다. → 임계구역 진입, 해제 전후에 다른 프로세스가 개입할 수 없게 만든다. 즉 아예 인터럽트를 걸지 못하게 한다. 다른 프로세스 개입 불가.

모니터(monitor) 앞에 언급한 Dekker, Perterson, Dijkstra, Test and set 명령어, 세마포어, 등에 의한 기법들은 저 수준의 기법들로 너무 기초적이고, 복잡한 병행성 문제에 대한 해답을 표현하기 어렵다. 또한 코딩이 어려워질 수 있고, 디버킹이나 정확성 증명에 어려움 단점이 있다. 이러한 단점을 보완한 것이 고 수준병행성 제어구조인 모니터가 제안 되었다. 모니터란 여러 프로세스 사이에 공유 데이터와 이 공유 데이터에 접근하는 여러 프로시져(Procedure)이다. 즉, 임계영역 코드들의 집합으로 정의 한다. 프로시져(Procedure)란 자주 실행해야 하는 업무 흐름을 이 문법에 미리작성하여 데이터베이스 내에 저장해 두었다가 필요할 때마다 호출하여 실행할 수 있는 PL/SQL 블록이다.

PL/SQL 은 APPLICATION LOGIC 을 추가하여 SQL 을 확장한 ORACLE의 절차적인언어입니다. 모니터에 프로시져가 몇 개 있는지에 따라 그 개수만큼 모니터 진입 큐 (entry queue)가 존재 한다. 모니터 내의 프로시져를 호출하는 프로세스는 해당 프로시져에 대한 진입 큐를 통해 모니터 내로 진입하며 그 과정에서 이미 모니터 내에 진입해 있는 프로세스가 존재하는 경우 진입 큐에 대기한다. 즉, 모니터 내에는 항상 하나 이하의 프로세스만이 진입하도록 상호 배제 메커니즘이 자동으로 보장한다.

프로세스간 2가지 통신 방법 (1) 공유메모리 변수 시스템 송수신 프로세스가 공동으로 접근 가능한 메모리 공간을 할당 하며 공유변수를 이용하여 정보를 교환 한다. → 운영체제는 메모리만 제공하고 통신기능은 응용프로그래머 에게 주어진다. (2) 메시지 시스템 프로세스들이 메시지를 이용하여 정보를 교환하며, 통신 기능을 제공하는 책임이 운영체제에게 주어 진다. → 큐)Queue)의 기본원리를 이용하여 송수신 프로세스가 정보 를 메시지 큐를 통해 전달. 통신 방법의 사용 예 ① 중앙 집중식 시스템 공유변수를 이용하여 통신하며, 세마포오어 같은 메커니즘을 이용하여 동기화 및 상호배제의 문제를 해결. ② 분산 처리 시스템 통신 네트워크를 통한 메시지 전달을 이용하여 동기화를 할 수 있다.

메시지 전달 방법 분산처리 시스템에 적합하며 비교적 안정된 메시지 전달을 이용한 동기화 (Synchronization) 문제 해결 방법이다. → 많은 다중 프로그래밍 운영체제들이 몇 가지 종류의 프로세스 간 통신을 지원하기 위해 사용. 프로세스 동기화(Synchronization)란? Critical Section(임계 영역)에 대해서 프로세스들이 어떠한 순서로 작업을 수행하더라도 올바른 결과를 기대할 수 있도록 하는 데이터 의 정확성(correctness)과 데이터의 일관성(consistency)을 보장 하 것. 메시지 란? 송신측 프로세스와 수신측 프로세스간에 교환될 수 있는 정보의 집합으로써 둘 or 그 이상의 프로세스 간에 전송될 데이터 또는 실행명령 등을 의미 한다.