Synchronization

• multithreaded program에서 thread는 서로 협력함
  • shared resource 접근 필연적
    • 동시 접근 시 문제 발생
      • race condition problem
        • 상호 배제: 한번에 하나만 접근
        • 대기 불가피
          • 성능 저하원인
      • 해당 문제를 해결 하는 것이 synchronization goal
• Thread Synchronization이란 임계 영역의 상호 배제를 보장하여 race condition을 방지함을 보장하는 것

Race Condition

• thread에 의해 shared resoruce에 접근하는 결과
  • non-deterministic
  • non-reproducible
• 보통은 timer interrupt가 원인
  • timer interrupt가 예상치 못한 시기에 thread를 넘기기 때문
  • 예측 불가
    • 언제, 누가 먼저 접근할 지
• single processor이든 multi-processor이든 상관 없음
  • multi-thread 사용 時 synchronization 필연적

Trouble with Threads

• atomic operation
  • 중간에 끼어 들 수 없는 operation
  • shared resource 관련 처리는 atomic operation 처럼 처리
• x++ 처럼 single operator도 multiple instructions임
  • tmp = x + 1
  • x = tmp
• multi-word operation들이 atomic 하다는 보장은 없음

Critical Section & Mutual Exclusion

Critical Section

• Shared resource를 접근하는 code 영역
• 접근 패턴 중요!
  • only read 時 동시 접근 가능
  • write 時 절대적으로 동시 접근 불가

Mutual Exclusion

• 상호 배제
• critical section에 한번에 하나의 thread만 들어가게 보장하는 것

Critical Section Problem Conditions

• Mutual Exclusion
  • 상호 배제
  • fundamental requirement