강의 메모 - Mutual Exclusion - 상호 배제 #

개요 #

• 뮤텍스(Mutual Exclusion) 또는 상호 배제는 공유 자원에 대한 경쟁 상태를 방지하고 동시성 제어를 위한 락 메커니즘이다
• 스레드가 임계영역에서 Mutex 객체의 플래그를 소유하고 있으면(락 획득) 다른 스레드가 액세스할 수 없으며 해당 임계영역에 액세스하려고 시도하는 모든 스레드는 차단되고 Mutex 객체 플래그가 해제된 경우(락 해제)에만 액세스할 수 있다
• 이 메커니즘은 Mutex 락을 가진 오직 한개의 스레드만이 임계영역에 진입할 수 있으며 락을 획득한 스레드만이 락을 해제 할 수 있다
• 결론 : 뮤텍스는 락과 락해제를 통해 자원을 보호하는 락체계 동기화 도구이다

Mutex 문제점 #

• 데드락(Deadlock)

  • 데드락은 두 개 이상의 스레드가 서로가 가진 락을 기다리면서 상호적으로 블로킹되어 아무 작업도 수행할 수 없는 상태를 의미하며 잘못된 뮤텍스 사용으로 인해 데드락이 발생할 수 있다.
    • 두 스레드의 lock이 서로 엮여있어서 모두 끝나지 않는 상황

• 우선 순위 역전(Priority Inversion)

  • 우선 순위 역전은 높은 우선 순위를 가진 스레드가 낮은 우선 순위를 가진 스레드가 보유한 락을 기다리는 동안 블록되는 현상으로 높은 우선 순위를 가진 스레드의 작업이 지연될 수 있다. 우선 순위 상속으로 해결할 수 있다
    • T1(10), T2(7), T3(5)가 있을때 T1은 대기하고있고, T3이 실행중일때 T2가 T3보다 우선순위가 높으므로 T2가 실행될 수 있다. 이때 T1이 T2보다 우선순위가 높음에도 T2가 실행되어 우선순위가 역전되는 현상이다.

• 오버헤드

  • 뮤텍스를 사용하면 여러 스레드가 경합하면서 락을 얻기 위해 스레드 스케줄링이 발생한다. 이로 인해 오버헤드가 발생하고 성능이 저하될 수 있다

• 성능 저하

  • 뮤텍스를 사용하면 락을 얻기 위해 스레드가 대기하게 되고, 스레드의 실행 시간이 블록되면서 성능 저하가 발생할 수 있다

• 잘못된 사용

  • 뮤텍스를 적절하게 사용하지 않거나 잘못된 순서로 락을 해제하는 경우 예기치 않은 동작이 발생할 수 있다