둥근 테이블에 앉아있는 한 명 이상의 철학자가 둥근 테이블에 앉아 먹거나 생각하거나 잠들거나, 이렇게 셋 중 하나의 행동을 한다.(한 번에 하나의 행동만을 한다)
둥근 테이블 한가운데에는 아주 큰 스파게티 그릇이 있으며, 철학자는 양쪽의 포크를 모두 사용하여 밥을 먹어야 한다.
모든 철학자는 서로 대화할 수 없으며(서로의 정보와 언제 죽는지를 알 수 없음), 수명 이상으로 굶는다면 철학자는 죽는다.
이 프로그램은 철학자의 수, 수명, 밥 먹는 시간, 잠자는 시간, [총 식사 횟수]를 인자로 받는다.
해당 옵션이 있다면 총 식사 횟수를 채우거나, 하나의 철학자라도 죽으면 10ms안에 프로그램이 종료되어야 한다.
철학자가 밥을 다 먹으면 포크를 내려놓고 잠들며, 잠을 다 자면 생각을 한다. 생각하는 도중에 밥을 먹을 수 있으면 밥을 먹는다.
철학자의 상태는 다음과 같은 형식으로 출력된다. 다른 철학자의 상태와 뒤엉키거나 섞인 상태로 출력이 되면 안 된다.
- timestamp_in_ms X has taken a fork
- timestamp_in_ms X is eating
- timestamp_in_ms X is sleeping
- timestamp_in_ms X is thinking
- timestamp_in_ms X died
철학자는 각각 한 개의 스레드로 구성이 되어있어야 하며 포크가 복제되지 않도록 포크를 뮤텍스로 보호해야 한다.
프로세스 스레딩의 기본과 스레드를 만드는 방법을 익히고 뮤텍스가 무엇인가 배우는 프로젝트
- 쓰레드란 프로그램(프로세스) 실행의 단위이며하나의 프로세스는 여러개의 쓰레드로 구성이 가능하다.
- 하나의 프로세스를 구성하는 쓰레드들은 프로세스에 할당된 메모리, 자원 등을 공유한다.
- 프로세스와 같이 실행, 준비, 대기 등의 실행 상태를 가지며 실행 상태가 변할때마다 쓰레드 문맥교환(context switching)을 수행한다.
- 각 쓰레드별로 자신만의 스택과 레지스터를 가진다.
void philo_eats(t_philo *philo, t_arg *arg)
{
pthread_mutex_lock(&(arg->forks[philo->left]));
action_print(arg, philo->id, "has taken a fork", 0);
pthread_mutex_lock(&(arg->forks[philo->right]));
action_print(arg, philo->id, "has taken a fork", 0);
pthread_mutex_lock(&(arg->moniter));
action_print(arg, philo->id, "is eating", 0);
philo->last_eat_time = timestamp();
(philo->eat_count)++;
pthread_mutex_unlock(&(arg->moniter));
smart_sleep(arg->time_to_eat, arg);
pthread_mutex_unlock(&(arg->forks[philo->left]));
pthread_mutex_unlock(&(arg->forks[philo->right]));
}
pthread_mutex_lock() 을 활용하여 쓰레드의 동시 접근을 막는다.
monitering 함수를 이용해서 전체적은 eat_count를 확인하고 조건 충족시 중지시킨다.
데드락에 대한 대책은 예방, 회피, 탐지와 회복, 무시가 있다.
데드락의 조건
- 상호 배제 ( mutual exclusion ) : 자원에 대한 배타적 통제권
- 점유 대기( hold and wait ) : 할당된 자원을 점유한 상태로 다른 자원을 대기
- 비선점 ( no preemtion ) : 자원이 점유 해제되기 전에 선점할 수 없음
- 순환 대기 ( circular wait ) : 객체가 필요한 다음 자원을 다음 객체가 점유
해결 방안
예방은 이 4가지 조건중 하나 이상을 비틀어서 데드락을 피하는 방법이다. 다만 예방은 효용에 비해 자원을 지나치게 많이 사용한다(데드락은 드물게 발생할 텐데, 확인하는 작업은 매번 포함되므로)
회피는 데드락이 발생하는 환경을 확인한 후에 해당 환경을 피하는 방식이다. 이 과제에서는 짝수번호 철학자와 홀수번호 철학자가 번갈아가며 밥을 먹는 것으로 구현한다.
탐지와 회복은 데드락이 발생하였는지를 확인하고 그것을 푸는 알고리즘을 코드에 포함하는 방식이며, 무시는 데드락을 해제하지 않는 방식이다.