세마포어 (Semaphore) 란?

세마포어(Semaphore)는 수기 깃발이라는 뜻으로 프로세스에서 공유 자원에 접근하는데 사용하는 변수를 의미한다. 세마포어는 상호 배제를 위해 사용되는 방법 중 하나 이다.

다수의 공유 자원에 사용되는 counting semaphore와 1개의 공유 자원에 사용되는 binary semaphore가 있다.

세마포어는 V operation과 P operation을 실행하여 동작한다. 공유 자원에 접근하기 전에 먼저 P를 실행하고 공유 자원을 반납할 때 V를 실행한다.

P와 V operation은 다음과 같다.

# P operation

P(S, I)

{

    while(1)

    {

        if(S>=I)

        {

            S = S - I;

            break;

        }

    }

}

# V operation

V(S, I)

{

    S = S + I;

}

공유 자원을 얻기 위한 P에서 Semaphore S가 I 보다 작으면 대기하고 I 보다 커지며 함수를 반환한다. V는 다시 Semaphore S를 I 만큼 증가 시켜 공유 자원을 반환한다.

위의 P,V operation의 빨강색 부분은 atomic operation이여야 한다. 그래서, 위의 코드를 그대로 사용할 수는 없다. Atomic operation을 하드웨어로 구현하던지, critical section을 설정하여 mutual exclusion을 소프트웨어로 구현할 수 있다. Atomic operation이란 CPU에서 1개의 명령어로 실행되는 것을 의미한다. Atomic operation 실행 중에는 인터럽트가 실행되어서는 안된다.

Mutex는 Binary Semaphore와 기본적으로 동일하게 동작한다.