뮤텍스와 세마 포어
뮤텍스
- 공유된 자원의 데이터를 여러 스레드가 접근하는 것을 막는 것
- 상호 배제라고도 하며, 임계 구역을 가진 스레드의 Running time이 서로 겹치지 않도록 각각 단독으로 실행되도록 하는 기술이다.
- 다중 프로세스들의 공유 리소스에 대한 접근을 조율하기 위해 synchronized 또는 lock을 사용한다.
- 즉, 뮤텍스 객체를 두 스레드가 동시에 사용할 수 없다.
Mutex Lock은 여러 스레드가 공통 리소스에 접근하는 것을 제어하는 기법으로, lock이 하나만 존재할 수 있는 locking 메커니즘을 따른다.(참고로 Mutex는 MUTual Exclusion을 줄인 말이다.) 이미 하나의 스레드가 critical section에서 작업중인 lock 상태에서 다른 스레드들은 critical section에 진입할 수 없도록 한다.
세마포어(Sempahore)
- 공유된 자원의 데이터를 여러 프로세스가 접근하는 것을 막는 것
- 리소스 상태를 나타내는 간단한 카운터로 생각할 수 있다.
- 운영체제 또는 커널의 한 지정된 저장장치 내의 값이다.
- 일반적으로 비교적 긴 시간을 확보하는 리소스에 대해 이용한다.
- 유닉스 시스템 프로그래밍에서 세마포어는 운영체제의 리소스를 경쟁적으로 사용하는 다중 프로세스에서 행동을 조정하거나 또는 동기화 시키는 기술이다.
- 공유 리소스에 접근 할 수 있는 프로세스의 최대 허용치만큼 동시에 사용자가 접근하여 사용할 수 있다.
- 각 프로세스는 세마포어 값은 확인하고 변경할 수 있다.
- a. 사용 중이지 않는 자원의 경우 그 프로세스가 즉시 자원을 사용할 수 있다.
- b. 이미 다른 프로세스에 의해 사용 중이라는 사실을 알게 되면 재시도하기 전에 일정 시간을 기다려야 한다.
- 세마포어를 사용하는 프로세스는 그 값을 확인하고, 자원을 사용하는 동안에는 그 값을 변경함으로써 다른 세마포어 사용자들이 기다리도록 해야한다.
- 세마포어는 이진수(0또는1)을 사용하거나, 또는 추가적인 값을 가질 수 있다.
세마포어는 여러개의 프로세스나 스레드가 임계영역에 진입할 수 있는 locking 메커니즘이다. 세마포어는 카운터를 이용해 동시에 리소스에 접근할 수 있는 프로세스를 제한한다. 물론 한 프로세스가 값을 변경할 때 다른 프로세스가 동시에 값을 변경하지는 못한다. 세마포어는 P와 V라는 명령으로 접근할 수 있다.(P, V는 try와 increment를 뜻하는 네덜란드어 Proberen과 Verhogen의 머릿글자이다.)
세마포어는 뮤텍스가 될 수 있지만 뮤텍스는 세마포어가 될 수 없다. 세마포어의 카운터가 한 개인 경우 바이너리 세마포어, 두개 이상인 경우 카운팅 세마포어라고 한다. 바이너리 세마포어는 사실상 Mutex와 같다.
차이점
가장 큰 차이점은 동기화 대상의 개수이다.
Mutex는 동기화 대상이 오직 하나뿐일 때, Sempahore는 동기화 대상이 하나 이상일 때 사용한다. Semaphore는 Mutex가 될 수 있지만 Mutex는 Semaphore가 될 수 없다.
Mutex는 상태가 0, 1 두개 뿐인 binary Semaphore
Semaphore는 소 유할 수 없는 반면, Mutex는 소유가 가능하며 소유주가 이에 대한 책임을 가진다.
Mutex의 경우 Mutex를 소유하고 있는 스레드가 이 Mutex를 해제할 수 있다. 하지만 Semaphore의 경우 이러한 Semaphore를 소유하지 않는 스레드가 Semaphore를 해제할 수 있다.
Semaphore는 시스템 범위에 걸쳐있고 파일 시스템상의 파일 형태로 존재하는 반면 Mutex는 프로세스 범위를 가지며 프로세스가 종료될 때 자동으로 Clean up된다.