7.1 Classic Problems of Synchronization - p.289

• 상호배제

7.1.1 Bounded-Buffer (Producer–Consumer) Problem

• 생산자(Producer) 는 버퍼에 데이터를 추가하고, 소비자(Consumer) 는 버퍼에서 데이터를 제거함
• 버퍼가 가득 차면 생산자는 대기해야 하며, 비어 있으면 소비자는 대기해야 함

세마포어 기반 해결 방법

Semaphore full = 0, empty = n, mutex = 1;

do {
    // Producer
    produce_item(item);
    wait(empty);
    wait(mutex);
    insert_item(item);
    signal(mutex);
    signal(full);
} while(true);

do {
    // Consumer
    wait(full);
    wait(mutex);
    remove_item(item);
    signal(mutex);
    signal(empty);
    consume_item(item);
} while(true);

• mutex: 상호배제 보장
• empty / full: 버퍼 상태 제어
• 생산자와 소비자가 동시에 접근하지 않도록 보호함

7.1.2 Readers–Writers Problem

• 여러 Reader 프로세스가 동시에 읽기 가능하지만, Writer 가 쓰는 동안에는 읽기 불가함
• 두 가지 변형 존재:
  1. First Readers–Writers Problem: Writer는 Reader들이 모두 끝날 때까지 기다림
  2. Second Readers–Writers Problem: Writer가 대기 중이면 새 Reader 진입 금지 (Writer 우선)

세마포어 기반 코드

Semaphore mutex = 1, rw_mutext = 1;
int read_count = 0;

// writer
while (true) {
	wait(rw_mutex);
	...
	/* writing is performed */
	...
	signal(rw_mutex);
}

// reader
while (true) {
	wait(mutex);
	read_count++;
	if (read count == 1)
		wait(rw_mutex);
	signal(mutex);
	...
	/* reading is performed */
	...
	wait(mutex);
	read_count--;
	if (read count == 0)
		signal(rw_mutex);
	signal(mutex);
}

• readcount 로 Reader 수를 관리
  • 이것도 세마포어로 관리
• 첫 Reader가 진입 시 Writer를 차단, 마지막 Reader가 나갈 때 Writer 허용
  • 여러 Reader는 동시에 읽기 가능 (병렬 허용)
  • Writer는 배타적 접근 (하나만 가능)
  • Reader가 읽는 동안 Writer는 대기해야 함
  • Writer가 쓰는 동안 Reader는 접근 불가