뮤텍스(Mutex)와 세마포어(Semaphore)

공유된 자원에 여러 프로세스가 동시에 접근하면서 문제가 발생할 수 있습니다. 이때 공유된 자원의 데이터는 한 번에 하나의 프로세스만 접근할 수 있도록 제한을 두어야합니다. 뮤텍스(Mutex)와 세마포어(Semaphore)는 이를 위해 고안된 기법으로 서로 다른 방식으로 상호배제를 합니다.

임계 구역(Critical section)

임계 구역은 다수의 프로세스가 데이터를 공유하며 실행되는 상황에서 각 프로세스가 공유 자원에 접근하는 코드 블록을 의미합니다. 공유 데이터를 여러 프로세스가 동시에 접근할 때 잘못된 결과를 만들 수 있기 때문에, 한 프로세스가 임계 구역을 수행할 때는 다른 프로세스가 접근하지 못하도록 해야 합니다.

뮤텍스(Mutex)

한 쓰레드, 프로세스에 의해 소유될 수 있는 Key를 기반으로 한 상호배제기법

뮤텍스는 공유된 자원의 데이터 혹은 임계영역(Critical Section) 등에 하나의 Process 혹은 Thread가 접근하는 것을 막아 줍니다. (동기화 대상이 하나)

 

 

 

한 프로세스에 의해 소유될 수 있는 Key를 기반으로 한 상호배제 기법이고 Key에 해당하는 어떤 객체(Object)가 있으며, 이 객체를 소유한 스레드/프로세스만이 공유자원에 접근할 수 있습니다. Locking 메커니즘으로 오직 하나의 쓰레드만이 동일한 시점에 뮤텍스를 얻어 임계 영역(Critical Section)에 들어올 수 있다. 그리고 오직 이 쓰레드만이 임계 영역에서 나갈 때 뮤텍스를 해제할 수 있습니다.

세마포어(Semaphore)

현재 공유자원에 접근할 수 있는 쓰레드, 프로세스의 수를 나타내는 값을 두어 상호배제를 달성하는 기법

세마포어는 공유된 자원의 데이터 혹은 임계영역(Critical Section) 등에 여러 Process 혹은 Thread가 접근하는 것을 막아 줍니다. (동기화 대상이 하나 이상)

사용하고 있는 스레드/프로세스의 수를 공통으로 관리하는 하나의 값을 이용해 상호배제를 달성합니다. 공유 자원에 접근할 수 있는 프로세스의 최대 허용치만큼 동시에 사용자가 접근할 수 있으며, 각 프로세스는 세마포어의 값을 확인하고 변경할 수 있습니다.

세마포어는 크게 Counting Semaphores, Binary Semaphore 2종류가 있습니다. 카운팅 세마포어는 세마포어의 카운트가 양의 정수값을 가지며, 설정한 값만큼 쓰레드를 허용하고 그 이상의 쓰레드가 자원에 접근하면 락이 실행됩니다. 바이너리 세마포어는 세마포어의 카운트가 1이며 Mutex처럼 사용될 수 있습니다.(뮤텍스는 절대로 세마포어처럼 사용될 수 없다.)

 

뮤텍스와 세마포어 차이점

• Mutex는 동기화 대상이 오직 1개일 때 사용하며, Semaphore는 동기화 대상이 1개 이상일 때 사용합니다.
• Mutex는 자원을 소유할 수 있고, 책임을 가지는 반면 Semaphore는 자원 소유가 불가합니다.
• Mutex는 상태가 0, 1 뿐이므로 Lock을 가질 수 있고, 소유하고 있는 스레드만이 이 Mutex를 해제할 수 있습니다. 반면 Semaphore는 Semaphore를 소유하지 않는 스레드가 Semaphore를 해제할 수 있습니다.
• Semaphore는 시스템 범위에 걸쳐 있고, 파일 시스템 상의 파일로 존재합니다. 반면, Mutex는 프로세스의 범위를 가지며 프로세스 종료될 때 자동으로 Clean up 됩니다.