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Thread Safe

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Thread Safe 란?

Thread 는 프로세스와 다르게 프로세스 내부에서 할당 받은 자원을 공유 한다. 멀티 쓰레드 환경에서 한번에 공유 자원에 접근하는 Race Condition 이 발생해도 올바른 실행 결과가 나오게 보장함을 의미한다.

Thread Safe 를 지키는 방법

  • Re-entrancy
    • 어떤 함수가 한 스레드에 의해 호출되어 실행 중일 때, 다른 스레드가 그 함수를 호출하더라도 그 결과가 각각에게 올바로 주어져야 한다.
  • Thread Local Storage
    • 공유 자원의 사용을 최대한 줄여 각각의 스레드에서만 접근 가능한 저장소들을 사용함으로써 동시 접근을 막는다.
    • 이 방식은 동기화 방법과 관련되어 있고, 또한 공유상태를 피할 수 없을 때 사용하는 방식이다.
  • Mutual Exclusion
    • Thread에 Lock, Semaphore, Mutex 를 걸어서 공유자원에는 하나의 thread만 접근 가능하게 한다.
  • Atomic operations
    • 데이터 변경시 atomic하게 데이터에 접근하도록 만듭니다.
  • Immutable Object
    • 자바의 Final 처럼 객체를 생성한 후 수정이 불가능 하게 한다.

Thread 동기화

  • 실행 순서 에 따른 동기화
  • 메모리 접근 에 대한 동기화

실행 순서에 따른 동기화

쓰레드의 실행 순서를 정하고 정해진 순서에 따라 작업을 처리하도록 한다.

메모리 접근에 대한 동기화

공용 메모리에 하나의 Thread 만 접근이 가능하도록 해 Thread safe 를 실현한다.

동기화 기법

유저 모드 동기화 (User Mode Synchronize)

  • 동기화가 진행되는 과정에서 커널 의 힘을 빌리지 않는 동기화 기법이다.
  • 따라서 동기화를 위해서 커널 모드 로의 전환이 불필요해 성능상의 이점이 있다.
  • 그러나 그만큼 기능상의 제한도 있다.
    • 크리티컬 섹션 기반의 동기화, 인터락 함수 기반의 동기화

커널 모드 동기화 (Kernel Mode Synchronize)

  • 커널에서 제공하는 동기화 기능을 활용하는 방법이다.
  • 따라서 동기화에 관련된 함수가 호출될 때마다 커널 모드로의 변경이 필요하고, 성능 저하로 이어지게 된다.
  • 하지만 그만큼 유저 모드 동기화에서 제공하지 못하는 기능을 제공받을 수 있다.
    • 뮤텍스 기반의 동기화, 세마포어 기반의 동기화, 이름있는 뮤텍스 기반의 프로세스 동기화, 이벤트 기반의 동기화
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