[운영체제(OS)] 스레드

스레드

스레드는 어떠한 프로그램 내에서, 특히 프로세스 내에서 실행되는 흐름의 단위를 말한다. 일반적으로 한 프로그램은 하나의 스레드를 가지고 있지만, 프로그램 환경에 따라 둘 이상의 스레드를 동시에 실행할 수 있다.

여러 스레드가 동일 자원을 동시 접근 시 신뢰성을 보장할 수 없는 문제가 발생한다. 이 문제를 해결하기 위해 작업들 사이에 실행 시기를 조정하는 기법을 스레드 동기화라 한다.

여러 스레드가 변경하는 공유 변수에 대한 배타적 접근을 보장하는 기법이다. 임계 구역에는 하나의 스레드만 들어갈 수 있다.

lock.acquire()  # 임계 구역에 대한 권한 획득
for i in range(100000):
    g_count += 1  # 임계 데이터 접근
lock.release()  # 임계 구역에 대한 권한 회수

Mutex기법과 다르게 임계 구역에 여러 스레드가 들어갈 수 있다. 대신 counter를 두어 동시에 리소스에 접근 할 수 스레드 수를 제한한다.

P(S): wait(S) {
    while S <= 0 // 바쁜 대기
        ;
    S--; // 다른 프로세스 접근 제한
}

V(S): signal(S) {
    S++; // 다른 프로세스 접근 허용
}

P 함수에서 스레드는 임계영역에 들어가기 위해서 loop문을 계속 도는 바쁜 대기를 하고 있다. 이 부분은 운영체제 기술인 대기 큐를 활용하여 보완할 수 있다.

wait(S) {
    S->count--;
    if (S->count <= 0) {
        add this process to S->queue;
        block()
    }
}

signal(S) {
    S->count++;
    if (S->count > 0) {
        remove a process P from S->queue;
        wakeup(P)
    }
}

교착 상태: 두 개 이상의 작업이 서로 상대방의 작업이 끝나기 만을 기다리고 있기 때문에, 다음 단계로 진행하지 못하는 상태. 여러 프로세스가 동일 자원 점유를 요청할 때 발생.
기아 상태: 특정 프로세스의 우선순위가 낮아서 원하는 자원을 계속 할당받지 못하는 상태 여러 프로세스가 부족한 자원을 점유하기 위해 경쟁할 때 발생.