Thread-safe란

• 여러 Thread가 동시에 사용되어도 하나의 Thread가 사용되었을 때처럼 안전하며, 결과가 보장되어야 한다는 의미
  • 만약 함수가 전역변수를 참조하게 되면 그 함수를 Thread safe하지 않은 결과가 나올 수 있음

Thread-safe를 위해 어떻게 해야하는가?

상호배제(Mutual Exclusion) 원칙 : 공유 데이터에 대해 스레드/프로세스의 동시 접근을 막는 것

• 뮤텍스(Mutual Exclusion) :한 스레드/프로세스가 임계 영역에 있으면, 다른 스레드/프로세스가 못들어오도록 막는 것

  (방에 들어가기 위한 열쇠의 개수 → 한 사람이 빈 방에 대한 열쇠를 갖고 있어서, 방에 들어간다면 그 사람이 나와야만 다른 사람이 열쇠를 건네받아 방에 들어갈 수 있음)

  1. 임계 영역(critical section)에 진집 전 다른 스레드/프로세스가 해당 영역 안에 있는지 검사
  2. 없다면 임계 영역에 진입하여 공유 자원에 접근하고, 있다면 기다림
  3. 끝나면 임계 영역을 벗어나 다른 프로세스에게 임계 영역에 벗어났음을 알림

• 세마포어(Semaphore) : 현재 공유 자원에 접근할 수 있는 스레드/프로세스의 수를 나타내는 값을 두어 상호배제를 하는 방법

  (빈 방의 열쇠의 개수 → 방에 네 개면 열쇠도 네 개일 것이고, 한 사람이 들어갈 때마다 들어갈 수 있는 방은 하나씩 줄어들어 0개가 되면 빈 방이 날 때까지 기다려야 한다는 것)

  • [변수] S : 음이 아닌 정수(여러 개 존재 가능)
  • [함수] 초기화
  • [함수] P : 검사
  • [함수] V : 증가
  1. S를 초기화(함수)를 통해 초기화시킴
  2. P를 실행하여 S가 0보다 큰지 검사
  3. 0보다 크다면, S를 1 감소시키고, 임계 영역에 진입하여 공유 자원에 접근
  4. 크지 않다면, 스레드/프로세스를 Ready Queue에 넣어 대기시킴
  5. 임계 영역에서 나온 스레드/프로세스는 V함수를 실행하여 Ready Queue에 스레드/프로세스가 있는지를 체크
     1. 만약 있으면 그 중 1개를 임계 영역에 진입시킴
     2. 없다면, S를 1 증가시킴

→ P와 V 모두 원자성을 만족해야 한다. 다시 말해, 한 프로세스(또는 스레드)에서 세마포어 값을 변경하는 동안 다른 프로세스가 동시에 이 값을 변경해서는 안 된다.

→ 세마포어의 바이너리 값을 갖는 것이 뮤텍스임