참고도서: Operating System Concepts (10/E) Abraham Silberschatz, Peter B. Galvin, Greg Gagne
\n한국어로 직역해서 독자와 저자라고 했지만, 우리에게 더 편한 데이터베이스를 한번 생각해보자. 독자는 데이터베이스를 read 하는 요청, 저자는 데이터베이스를 write 하는 요청이라고 한다면 우리는 다음과 같은 충돌 상황에 대한 대체가 필요하다.
\n위 두가지 충돌 상황을 보게되면 가장 문제를 크게 야기하는 부분이 write라는 생각이 들었을 것이다. 상식적으로 생각했을 때도, 동시에 여러 읽기 작업이 일어나는 것은 데이터의 변형을 일으키지 않으니 전혀 문제가 될 것이 없다. 결국 이 문제를 해결하기 위해서는 다음과 같은 대처가 필요하다.
\n그럼 이 내용을 세마포어를 이용해서 구현해보자.
\n동기화를 위한 변수는 다음과 같이 사용한다
\nsemaphore rw_mutex = 1;\nsemaphore mutex = 1;\nint read_count = 0;rw_mutex : Writer 와 Reader 사이에 공유되는 변수이다. 공유 데이터에 Writer와 Reader 가 함께 존재하는 경우는 있으면 안되기 때문에 semaphore 값을 1로 초기화 한다. lock을 획득할 수 있는 프로세스의 개수가 최대 한 개라는 뜻이다.mutex : read_count 의 값 갱신이 atomic 하게 일어날 수 있게끔 writer 의 접근을 차단하기 위한 lock이다.read_count : 현재 Read 를 수행하는 프로세스의 개수를 기록하는 변수이다.쓰기 작업을 수행하는 Writer 의 구조는 다음과 같다.
\ndo {\n wait (rw_mutex); // 쓰기를 위한 lock 획득\n ...\n /* 쓰기 작업 수행 */\n ...\n signal (rw_mutex); // lock 반납\n}rw_mutex가 사용가능한 상태인지 확인한다. 만약 Reader가 데이터를 읽고 있다면, rw_mutex의 값이 음수가 되기 때문에 Writer는 대기하게 된다.rw_mutex는 binary semaphore이기 때문에 만약 Writer가 lock을 획득했다면, Reader는 임계구역에 접근할 수 없게된다.읽기 작업을 수행하는 Reader 의 구조는 다음과 같다.
\ndo {\n wait (mutex); // read_count 의 증가 연산이 다른 프로세스의 영향을 받지 않게 하기 위해 lock 획득\n read_count++ // 증가. mutex 세마포어 덕분에 한번에 하나의 증가만 일어난다\n if (read_count == 1){ // read_count 가 1이라면 제일 처음 읽기를 시도하는 프로세스\n wait(rw_mutex); // Writer 가 작업중인지 확인하고 작업중이면 대기상태로 넣기\n }\n signal(mutex); // lock 반환\n\n /* 읽기 작업 수행 */\n\n wait(mutex); // read_count 의 값을 줄이기 위해 lock 획득\n read_count--; // 연산 수행\n if(read_count == 0){ // 만약 read_count가 0이라면, 현재 읽기 작업을 수행중인 프로세스가 없다\n signal(rw_mutex); // 대기중인 Writer 에 signal을 보낸다\n }\n signal(mutex); // lock 반환\n} while (true);Writer 는 매우 직관적이고 단순한 구조였지만, Reader 는 조금 복잡해졌다. 임계구역 앞뒤로 나누어서 과정을 한번 따라가 보자.
\n wait (mutex); // read_count 의 증가 연산이 다른 프로세스의 영향을 받지 않게 하기 위해 lock 획득\n read_count++ // 증가. mutex 세마포어 덕분에 한번에 하나의 증가만 일어난다\n if (read_count == 1){ // read_count 가 1이라면 제일 처음 읽기를 시도하는 프로세스\n wait(rw_mutex); // Writer 가 작업중인지 확인하고 작업중이면 대기상태로 넣기\n }\n signal(mutex); // lock 반환\n\n /* 읽기 작업 수행 */\n\n ...++ 연산은 atomic 한 연산이 아니다.1이라면, 해당 프로세스가 임계구역에 진입하는 최초의 Reader임을 의미한다. lock 을 획득해서 readcount 값을 올리는 이유가 바로 여기에 있다. 만약 lock이 없었다면 여러 Reader가 readcount의 값을 증가시켜서 최초의 프로세스가 누구였는지 판단할 수 없게 될 것이다.rw_mutex 를 확인해서 Writer가 작업중이라면 Reader를 대기 큐에 넣는다.rw_mutex를 검사할 필요없이 곧바로 임계구역으로 진입한다.signal(mutex)를 실행한다. ...\n\n /* 읽기 작업 수행 */\n\n wait(mutex); // read_count 의 값을 줄이기 위해 lock 획득\n read_count--; // 연산 수행\n if(read_count == 0){ // 만약 read_count가 0이라면, 현재 읽기 작업을 수행중인 프로세스가 없다\n signal(rw_mutex); // 대기중인 Writer 에 signal을 보낸다\n }\n signal(mutex); // lock 반환마지막 Reader가 된다.