시스템 프로그램 9장 - Semaphore

semaphore system call

thread의 mutex와 유사하다.

공유된 자원을 동기화할 수 있는 기법

1960대 dijkstra에 의해 설계되었다.

Thread, Process들이 resource를 공유하는 영역인 critical section을 제어하는데 사용한다.

 

기본적인 특징 (개념적으로 유사하다)

-상호배제를 위해 접근을 막거나 허용하는 것을 block/wackup algorithm

-다른 process가 사용하고 있어서 어떤 process가 접근할 수 없으면 wait큐에 process를 넣어주고 끝나면 깨운다release한다.

- wake que를 하기 때문에 cpu time소모가 없다

- 여러 process가 접근하면 wait que를 사용한다.

Counting Semaphore

 

- 접근할 수 있는 process의 개수를 n개로 제한

value : 사용가능한 semaphore 수

- semaphore를 얻기위해서 wait()호출, 주로 p함수로 사용

 이때 value값 감소시킨다.

 value 가 0 보다 작아지면 그 이후에 다른 사람이 깨울 때 까지 process들은 block된다. 

- semaphore를 반환할 때 주로 v함수

  value값 증가

  value가 0보다 작을 때 가장 오랜된 process를 깨운다.

n개가 동시에 semaphore를 얻을 수 있게한다.

semaphore의 n을  하나로 제한

Binary Semaphore

- 특별한 counting semaphore

- value(사용가능하나 semaphore)가 1인 경우 아무도 semaphore를 얻지않는다.

  그럴 경우 바로 value감소(value =0)시키고 critical section작업

  아닌 경우 block되고 wait큐에 들어간다.

- 빠져나갈 때 v operation

  큐에 뭐가 있을 경우 가장 첫번째 process가 실행할 수 있도록한다.

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semaphore로 mutual exclusion

binary or semaphore는 mutex(thread를 하나로 제한하는 것과 유사)와 동일한 방식으로 동작한다

Semaphore S(1);

Counting semaphore는 언제쓰나?

n개(thread, process)가 동시에 semaphore를 얻어서 동시에 수행할 수 있느냐?

- 동시에 사용하려면 n개로 제한해서 사용가능

z.B.)

동일한 printer가 3개 있는데 3개에 접근할 수 있는 print를 3개로 제한.

화장실에 비교할 수 있다. 변기가 하나있으면 한명만 쓸수 있고 변기가 3개면 3명이 쓴다.

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Process간 sempore로 synchronization 동기화 

Semaphore Sync(0)이면 아무도 못들어온다.

wait를 부를 때까지, signal v함수를 부르고 기다린다.

p1이 wait에서 먼저 기다리면  p0에서 process 해제 signal이 보내면 진행된다.

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 pro/con buffer 공간 있나? 데이터 있나?

num_data의 셀 필요가 없다. mutex.wait()와 mutex.signal()이 필요 없다.

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실제로 사용하는 POSIX semaphore

§ NAME

sem_init, sem_wait, sem_trywait, sem_post, sem_getvalue, sem_destroy - operations on semaphores

§ SYNOPSIS

#include<semaphore.h>

 int sem_init(sem_t *sem, int pshared, unsigned int value);

int sem_wait(sem_t * sem);

 int sem_trywait(sem_t *sem);

 int sem_post(sem_t * sem);

 int sem_getvalue(sem_t * sem, int * sval);

 int sem_destroy(sem_t * sem);

 § must be linked with pthread library.

#include <semaphore.h>
int sem_init(sem_t *sem, int pshared, unsigned int vlaue);

semaphore를 초기화 한다.

sem : 초기화된 semaphore 데이터 구조체 , 변수를 넣어준다. pointer type pshared : 0 / 1 현재 0: process내에서만  1: 여러 개 process가 value : n개

#include<semaphore.h>

int sem_wait(sem_t * sem);
int sem_trywait(sem_t *sem);

semaphore를 얻을때까지 wait 기다렸다가 얻으면 실행 아니면 block value를 내부적으로 감소

sem : 초기화한 객체 변수

#include <semaphore.h>

int sem_trywait(sem_t *sem);

nonblocking한다. 얻을 수 있으면 얻고 반환 / 없으면 즉시반환 다시 시도하라는 에러 전송

sem : 초기화한 객체 변수

#include <semaphore.h>
int sem_post(sem_t * sem);

semaphore를 반환 // signal과 동일한 기능 내부적으로 스스로 semaphore증가 block이 되지 않는다.

sem : 초기화한 객체 변수

#include <semaphore.h>
int sem_getvalue(sem_t, int * sval);

현재 semaphore 개수 확인, 두번째 arg로 반환 받는다.

sem: 확인할 semaphore

#include<semaphore.h>
int sem_destroy(sem_t * sem);

현재 사용하는 semaphore를 없앤다. 객체로 받은 sem해제, resoure해제시킨다. wait하는 함수가 없어야한다.

sem : 없앨 semaphore

 

semaphore.c