Race Condition에 대해 설명하시오.

[dailynj]

[dailynj]

경쟁상태란 두 개이상의 프로세스(혹은 스레드)가 하나의 자원에 접근하기 위해 경쟁하는 상황을 말합니다.

< 경쟁상태가 발생하는 경우 >

1. 커널 모드로 데이터에 접근하고 있을 때 인터럽트가 발생하여 같은 데이터에 접근하는 경우
   • 해결 : 프로세스가 커널모드로 데이터에 접근하고 있을 때는 인터럽트를 disable 시켜 CPU 제어권을 가져가지 못하도록 한다.
2. 프로세스가 'System Call'을 하여 커널 모드로 진입하여 작업을 수행하는 도중 문맥 교환이 발생하는 경우 (프로세스1이 커널모드에서 데이터를 조작하는 도중, 시간이 초과되어 CPU 제어권이 프로세스2로 넘어가 같은 데이터에 접근하여 프로세스2의 작업이 반영되지 않는 문제)
   • 해결 : 프로세스가 커널모드로 데이터에 접근하고 있을 때는 시간이 초과되어도 CPU 제어권이 다른 프로세스에게 넘어가지 않도록 한다.
3. 멀티 프로세서 환경에서 2개의 CPU가 동시에 커널 내부의 공유 데이터에 접근하여 조작하는 경우
   • 해결 : 커널 내부에 있는 공유 데이터에 접근할 때마다, 공유 데이터를 lock하고 다 사용하면 unlock 한다.

< 경쟁상태를 해결하기위해 상호배제를 사용한다면 발생할 수 있는 문제 >
경쟁상태를 상호배제를 통해 해결하게 된다면 deadlock과 기아상태가 발생할 수 있습니다.
※ 상호배제(Mutual exclusion) : 하나의 프로세스가 공용데이터[임계영역(Critical Section)]를 사용하고 있으면 다른 프로세스가 공용데이터에 접근하지 못하도록 막는 알고리즘

• Deadlock : 서로 원하는 자원이 상대방에게 할당되어 있어 두 프러세스가 무한정 wait 상태에 빠지게 되는 상태
• 기아상태 : 두 개 이상의 작업이 서로 상대방의 작업이 끝나기만을 기다리고 있기 때문에 결과적으로는 아무것도 완료되지 못하는 상태

< 경쟁 상태 해결방법 >

• 뮤텍스 : 공유된 자원의 데이터를 여러 스레드가 접근하는 것을 막는 방법. 다중 프로세스들이 공유 데이터에 접근하지 못하도록 lock과 unlock을 사용하는 방식. mutual exclusion을 하여 두 thread 가 동시에 사용할 수 없도록 함 (화장실이 하나밖에 없는 식당)
• 세마포어 : 공유된 자원의 데이터를 여러 프로세스가 접근하는 것을 막는 방법. 스레드는 여러개가 사용할 수도 있다. (화장실이 여러개있는 식당, 비어있는 칸의 개수를 표시)

< 경쟁조건을 피하기위한 4가지 조건 >

1. mutual exclusion : 두개의 프로세스가 동시에 임계구역내에 존재하면 안된다
2. CPU의 개수나 속도에 대해 어떠한 가정도 하지 않는다.
3. progress : 임계구역 외부에서 실행하고 있는 프로세스가 다른 프로세스를 막아서는 안된다
4. bounded waiting : 임계구혁에 진입하기위해 무한히 기다리는 프로세스는 없어야한다.

[co3oing]

Race condition이란 하나의 자원을 두 개 이상의 스레드나 프로세스가 병행적으로 접근할 때 접근 순서에 따라 실행 결과가 달라지는 상태를 말합니다. 즉, 두 개 이상의 스레드가 하나의 자원을 놓고 서로 경쟁 상태입니다. Race가 발생하는 코드 영역을 임계 영역(Critical Section)이라고 하는데, 한 스레드가 임계 영역에 있을 때 다른 스레드가 진입하는 것을 막는 상호 배제(Mutual Exclusion) 속성을 추가하여 Race Condition을 해결할 수 있습니다. 하지만 상호 배제 속성을 이용하면 두 개 이상의 작업이 서로 끝나기를 기다리게 되는 교착 상태(deadlock)를 발생시킬 수 있고 이 문제는 곧 서로 작업을 아무것도 하지 못하게 되는 기아 상태(Starvation)로 이어지게 됩니다.

교착 상태와 기아 상태 없이 Race Condition을 막기 위해서 상호 배제 외에도 CPU의 개수나 속도에 대해 어떠한 가정도 하지 않는 조건과 임계 영역 외부에서 실행하고 있는 스레드가 다른 프로세스들을 막아서는 안되는 진행(Prograss), 임계 영역에 진입하기 위해 무한이 기다리는 프로세스가 없어야 하는 제한된 대기(Bounded Wating) 4가지 조건이 모두 만족 되어야 합니다.

[tmfrlrkvlek]

경쟁 상태란 두개 이상의 입력에 대한 타이밍이 결과값에 영향을 줄 수 있는 상태를 말합니다. 예를 들어 Multithread 환경에서는 여러 Thread 중 어떤 것이 먼저 실행될 지 순서를 알 수 없기 때문에, Race condition이 발생할 위험이 있습니다.

[sustainable-git]

Race Condition이란 두 개 이상의 병렬적인 Process(or Thread)들이 하나의 자원에 접근하기 위해 경쟁하는 상태를 의미합니다. 이로 인해 실행 순서에 따라 결과가 변경될 수 있습니다. 이를 해결하기 위해 임계 영역을 설정하고 상호 배제를 구현해야 합니다. 하지만 이 과정에서 교착 상태와 기아 상태가 발생할 수 있어 예방, 회피, 탐지 및 회복을 하고 우선순위를 변경해 주어야 합니다.

[inuinseoul]

Race Condition은 두 개 이상의 동시에 실행중인 프로세스(혹은 스레드)가 하나의 자원에 접근하기 위해 경쟁하는 상태입니다. 이러한 Race Condition상태는 자원의 소유와 대기에 있어 서로 물고 물리는 관계가 되면서 프로그램 수행 자체가 정지될 위험이 있습니다.

[duyeonnn]

두 개 이상의 프로세스가 공통 자원을 병행적으로 읽거나 쓰는 동작을 할 때, 공용 데이터에 대한 접근이 어떤 순서에 따라 이루어졌는지에 따라 그 실행결과가 달라지는 상황을 말합니다.
Race condition은 세마포어, 뮤텍스를 이용해 예방할 수 있습니다.
세마포어는 공유자원에 세마포어의 변수만큼 접근할 수 있고, 뮤텍스는 오직 1개의 프로세스만 접근할 수 있습니다.
세마포어는 현재 수행중인 프로세스가 아닌 다른 프로세스가 세마포어를 해제할 수 있지만 뮤텍스는 락을 획득한 프로세스가 반드시 그 락을 해제해야 합니다.