임계구역(Critical Section): 다른 프로세스와의 공유 데이터를 접근할 수 있는 프로세스의 코드 부분
경쟁상황(Race Condition): 도시에 여러 개의 프로세스가 동일한자료를 접근하여 조작할 때, 그 실행 결과가 접근이 발생한 특정 순서에 의존하는 상황
임계구역 문제(Critical Section Problem): 경쟁상황이 일어나지 않게 임계구역을 설계하는 방법을 찾아내는 문제
임계구역 문제의 해결 조건:
- 상호 배제: 하나의 프로세스가 임계 구역에 들어가 있따면 다른 프로세스는 들어갈 수 없어야 한다.
- 진행(Progress): 임계 구역에 들어간 프로세스가 없는 상태에서, 들어가려고 하는 프로세스가 여러 개 있다면 어느 것이 들어갈지를 적절히 결정해주어야 한다.
- 한정 대기(Bounded waiting): 다른 프로세스의 기아(Stravation)를 방지하기 위해, 한 번 임계 구역에 들어간 프로세스는 다음 번 임계 구역에 들어갈 때 제한을 두어야 한다.

임계구역 문제의 해결방안에 대표적으로 뮤텍스, 세마포, 모니터가 있음
세마포: 동시에 리소스에 접근 허용이 가능한 개수를 의미하는 정수 변수(from 미혜님 OS문제)
세마포는 wait 연산(=P 연산)과 signal 연산(V 연산)으로만 접근할 수 있다.
- wait, signal 코드 (이해를 돕기위한 코드, 면접에서 언급할 필요는 없을듯)

//wait연산
wait(S) {
	while (S <=0)
		; // busy wait
	S--;
}

// signal연산 
signal(S) {
  S++;
}

세마포만큼 프로세스가 동시에 공유데이터에 접근할 수 있다. 프로세스가 한개 접근할 때마다 세마포는 1씩 줄어든다.
- 세마포가 0이된 이후에 접근을 시도하던 프로세스A는 바쁜 대기를 하게되고 Critical Section에서 프로그램을 수행중이던 프로세스B는 작업을 마치고 세마포를 반납하게된다. 비로소 이때 프로세스A는 공유데이터에 접근할 수 있다.
세마포의 종류
- 이진 세마포: 0,1로 이루어진 세마포, 공유데이터에 한번에 하나의 프로세스만 접근가능(뮤텍스와 비슷함)
- 카운팅 세마포: 접근하는 프로세스 갯수 제한이 없는 세마포(임의의 양의 정수)
세마포의 한계
- 2개 이상의 프로세스가 동시에 Critical Section에 진입할 수 있으므로 상호 배제를 보장할 수 없음
- 우선순위가 높은 프로세스가 바쁜대기를 하다가 우선순위가 낮은 프로세스가 먼저 Critical Section에 도달하는 우선순위 역전(Priority Inversion)이 일어날 수 있다.
- 프로그래머가 코드로 직접 구현하기 복잡하다. (데드락이 생기지 않게 wait연산과 siganl연산의 순서를 잘 고려해야한다.)

임계구역 문제를 해결하는 방법으로 모니터도 있습니다. 세마포에 비해 모니터에 장점이 무엇일까요?

Q5) What is Semaphore? (Interview Question in OS) #13

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