1. PintOS 동기화에 관한 주요 용어 정리

1) 스레드(Thread)

• 프로세스 ‘내’에서 실행되는 흐름의 ‘단위’를 말한다.
• 멀티 스레드(multi_thread) : 프로세스 내에는 최소 한개 이상의 스레드가 실행 될 수 있다.
• 아주 큰 장점으로는 하나의 프로세스에서는 여러 스레드가 자원(메모리)를 공유하게 된다.

<aside> 💡 멀티 프로세스와의 차이점으로는 각각의 프로세스는 자원을 공유할 수 없다.

</aside>

2) 인터럽트의 비활성화(Disabling Interrupts)

• 커널의 스케쥴링 방식에 따라 CPU 사용을 선점 당할 수 있는지의 여부가 달라진다.
• PintOS는 커널 스레드가 언제든지 선점 당할 수 있는 Preempible kernel(선점형 커널)이다.
• interrupt를 비활성화 하는 것만으로도 Synchronization(동기화)가 가능
  • 스레드 선점은 timer interrupt에 의해 일어나기 때문에 interrupt 자체를 막는다.
• 이 방법은 외부 인터럽트 핸들러를 동기화 시키기 위해 주로 사용된다.
  • 외부 인터럽트는 프로그램 내부에서 발생하는 인터럽트와 다르게 외부에서 발생하는 인터럽트로 sleep이 불가 하다.
  • 따라서 다른 동기화 도구가 사용될 수 없고, 가장 우선적으로 처리되어야 하기 때문에, 외부 인터럽트가 실행 되는 동안은 다른 모든 인터럽트를 비활성화 한다.
• <thread/interrupt.h>에 interrupt 들은 활성/비활성 할 수 있는 Type, function들이 있다.

3) 세마포어(Semaphores)

• 멀티 스레드는 프로세스의 ‘공유자원’을 서로 공유하게 된다.
• 임계구역(Critical Section) : 각 스레드에서 이 공유자원을 억세스 하는 코드 구역

<aside> 💡 이때 같은 공유데이터에 여러 스레드가 동시에 접근하면 시간차이로 인한 잘못된 결과로 이어지기 때문에, 하나의 스레드가 임계구역에 들어가 있다면 다른 스레드들은 인계구역에 접근하는 것을 ‘제한’ 해야 한다.

</aside>

• 세마포(Semaphores) : 공유자원을 여러 스레드가 동시에 접근 하지 못하도록 하는 도구
  • Nonnegative integer와 두개의 Operators로 이루어짐
  • Nonnegative integer : 사용 가능한 공유자원의 개수
    • 만일 값이 2라면 2개의 스레드가 동시에 접근이 가능하고, 값이 0이면 사용가능한 공유자원이 없다는 것을 의미
  • Nonnegative integer 조작 방법
    • “Down”(or “P”)
      • 스레드 임계구역 입장 → 공유자원 사용 요청 → 사용가능한 공유자원 개수 1개 이상(양수) → 수를 1 감소 시킴 → 임계구역 실행(공유자원 사용)
      • 공유자원 개수 0 이하 → 양수가 될때 까지 임계구역을 실행하지 않고 기다림
    • “Up”(or “V”)
      • 스레드가 임계구역의 실행을 모두 마침 → 공유자원 반납 → 사용 가능한 공유자원의 개수를 1 늘림
• 0으로 초기화 되는 경우 : 스레드 A 가 우선 기다림 → 스레드 B의 작업이 끝나면 A가 실행