[운영체제] Synchronization - 3. Spin lock과 Mutex lock, Mutex와 Semaphore

mutex lock

- lock을 잡기 위해 오랜 시간을 기다려야 할 것 같으면 다른 작업을 동시에 진행할 수 있다.

- busy waiting 하지 말고, blocking 되어 기다리자.

- 자원을 단시간에 얻을 수 있게 되는 경우 차라리 spin lock이 효과적이다. context switching에 더 큰 자원을 낭비하게 될 수 있는 문제를 초래한다.

spin lock

- 문맥 교환(context switching)이 일어나지 않는다.

- 다른 작업을 동시에 진행하지 못하고 진입 가능할 때 까지 계속 기다리는 busy waiting 방식이다. 

- lock을 잡을 때 까지 끊임없는 무한 루프를 통해 critical section에 진입을 재시도하기 때문에, 하나의 스레드가 계속 CPU를 점유하고 있는 상태이므로, 자원을 단기간에 얻지 못하게 되는 경우 CPU의 낭비를 초래한다.

- 또한, lock을 잡고 있는 애가 preemtive 되면 이 lock을 잡기 위해 spin lock을 수행 중이던 프로세스는 한타임 내내 CPU의 낭비를 초래한다.

- 자원을 단시간에 얻을 수 있게 되는 경우  context switching 비용이 들지 않아 효율을 높일 수 있다.

 

---

Mutex란?

루프를 통해 진입을 계속해서 재시도하는 spin lock보다 조금 더 확장된 형태

spin lock처럼 busy waiting하지 않고 blocking되어 기다리는 방식.

• mutual exclusive를 보장하는 lock. 상호 배제 방식.
• critical section에 하나의 프로세스가 접근하는 것을 방지 (동기화 대상이 오직 하나이다. semaphore과 차이점)
• 뮤텍스가 사용되는 critical section은 공유 불가능
• 한번에 단 하나의 프로세스/스레드만 접근 가능. 오직 진입한 프로세스/스레드만이 mutex 해제.
• 사용중인 프로세스/스레드가 락(Lock)을 걸어버려 다른 프로세스/스레드의 접근 방지

mutex는 화장실에 한칸 밖에 없는 것과 같음.

https://cocoon1787.tistory.com/541

 

Semaphore란?

• critical section에 여러 개의 프로세스가 접근하는 것을 방지 (동기화 대상이 하나 이상이다. mutex와 차이점)
• 리소스의 상태, 갯수를 나타내는 간단한 카운터
• 락을 걸지 않은 프로세스가 signal을 보내 락을 해제할 수 있다.

semaphore은 화장실에 여러 칸이 존재하는 것과 같음.

각 사용자는 사용할 수 있는(즉, 비어있는) 화장실 칸 갯수를 알 수 있음.

https://cocoon1787.tistory.com/541

 

• Binary semaphore: Semaphore의 value 값이 1인 경우 이를 mutex처럼 사용할 수 있다.

---

Mutex와 Semaphore의 차이점

• 관리하는 동기화의 갯수
• mutex는 락을 걸은 스레드만이 락 해제 가능
• semaphore은 락을 걸지 않은 스레드도 signal을 보내 락 해제 가능