[쉽게 배우는 운영체제 연습문제 심화문제 정답] 5장

[쉽게 배우는 운영체제 연습문제 심화문제 정답] 5장

쉽게배우는 운영체제 출처: http://item.gmarket.co.kr/Item?goodscode=1458765929

(직접 풀었습니다.)

 

[연습문제]

1. 프로세스 간 통신에서 데이터를 양방향으로 전송 가능하지만 동시 전송은 불가능하고 특정 시점에 한쪽 방향으로만 전송할 수 있는 통신 방식은 무엇인가?

반 양방향 통신

2. 상태 변화를 살펴보기 위해 반복문을 무한 실행하며 기다리는 것을 무엇이라 하는가?

바쁜 대기 busy waiting

3. 프로세스 간 통신에서 대기가 없는 통신과 대기가 있는 통신의 예를 각각 제시하시오.

대기가 없는 통신: 소켓, 파이프

대기가 있는 통신: 파일, 전역변수

4. 파이프를 이용하여 통신할 때 파이프를 2개 사용하는 이유는 무엇인가?

양방향 통신을 하기위해서

5. 공유 자원을 병행적으로 읽거나 쓰는 상황을 무엇이라 하는가?

경쟁조건이 발생했다

6. 공유 자원의 접근 순서에 따라 실행 결과가 달라지는 프로그램의 영역은 무엇인가?

임계구역

7. 임계구역 해결 조건 중 한 프로세스가 임계구역에 들어갔을 때 다른 프로세스는 임계구역에 들어갈 수 없는 조건을 무엇이라 하는가?

상호배제

8. 임계구역 해결 조건 중 한 프로세스가 다른 프로세스의 진행을 방해해서는 안 된다는 조건을 무엇이라 하는가?

진행의 융통성

9. 임계구역 문제를 하드웨어적으로 해결한 방식으로, 하드웨어의 지원을 받아 명령어를 실행하는 도중에 타임아웃이 걸리지 않도록 하는 방식을 무엇이라 하는가?

Test and Set 방식

10. 세마포어의 Semaphore(n)에서 n은 무엇을 가르키는가?

현재 사용가능한 자원의 수

11. 세마포어에서 내부 변수를 RS라고 할 때 세마포어 P()의 내부 코드를 쓰시오.

if RS>0 then RS = RS - 1;

else block();

12. 세마포어에서 내부변수를 RS라고 할 때 세마포어 V()의 내부 코드를 쓰시오.

RS = RS + 1;

wake_up();

13. 세마포어가 제대로 작동하지 않는 경우를 설명하시오.

첫째, 프로세스가 세마포어를 사용하지 않고 바로 임계구역에 들어간 경우 임계구역을 보호할 수 없다.

둘째, P()를 두 번 사용하여 wake_up신호가 발생하지 않는 경우이다. 프로세스 간의 동기화가 이루어지지 않아 세마포어 큐에서 대기하고 있는 프로세스들이 무한대기에 빠진다.

셋째, P()와 V()를 반대로 사용하여 상호 배제가 보장되지 않은 경우로 임계구역을 보호할 수 없다.

14. 세마포어의 내부 코드도 타임아웃이 걸리면 문제가 발생할 수도 있다. 그래서 내부 코드는 무엇으로 보호받는가?

검사와 지정

15. 공유 자원을 내부적으로 숨기고 공유자원에 접근하기 위한 인터페이스만 제공함으로써 자원을 보호하고 프로세스 간에 동기화를 시키는 것으로, 세마포어의 단점을 해결하면서 임계구역 문제를 해결한 방식은 무엇인가?

모니터

 

[심화문제]

1. 프로세스 간 통신을 통신 방향에 따라 분류하여 설명하시오.

양방향 통신은 데이터를 동시에 양쪽 방향으로 전송할 수 있는 구조이며 소켓통신이 있다.

반양방향 통신은 데이터를 양쪽 방향으로 전송할 수 있지만 동시 전송은 불가능하고 특정 시점에 한쪽 방향으로만 전송할 수 있는 구조이다. 무전기가 있다.

단방향 통신은 모스 신호처럼 한쪽 방향으로만 데이터를 전송할 수 있는 구조이다. 전역변수와 파일 파이프가 있다.

 

2. 대기가 있는 통신과 대기가 없는 통신의 의미를 설명하고 적절한 예를 제시하시오.

대기가 있는 통신은 동기화를 지원하는 통신방식이다. 데이터를 받는 쪽은 데이터가 도착할때까지 자동으로 대기 상태에 머물러 있다. 파이프와 소켓이 해당된다.

대기가 없는 통신은 동기화를 지원하지 않는 통신 방식이다. 데이터를 받는 쪽은 바쁜 대기를 사용하여 데이터가 도착했는지 여부를 직접 확인한다. 전역 변수와 파일이 있다.

 

3. 실생활의 예를 들어 임계구역 문제를 설명하시오.

임계구역(Critical Section)은 공유 자원 접근 순서에 따라 실행결과가 달라지는 프로그램 영역이다. 임계구역에서의 공유 자원은 프로세스 실행 상황에서는 공유할 수 없는 중요한 자원이다. 주방에서 가스레인지는 공유가 가능한 자원이다. 가스레인지는 보통 3~4개의 화구가 있어 한 번에 여러 요리(프로세스 동시 가능)할 수 있다. 반대로 믹서는 공유가 불가능한 자원으로서 주방의 임계구역이다. 믹서를 사용할 때는 순서를 지켜야한다. 임계구역에서는 프로세스들이 동시에 작업하면 안된다.접근 순서에 따라 매번 실행결과가 달라지는 것을 해결 하기 위해 임계구역에 프로세스가 작업하고 있으면 다른 프로세스는 작업중인 프로세스가 마칠 때까지 기다려야한다. 

 

4. 다음 코드의 문제점을 설명하시오.

 

상호배제조건을 충족하지 못한경우 출처: 한빛아카데미, 본인

 

임계 구역에 진입한 프로세스가 없다(lock = false;)는 상황에서 실행된다고 가정하자. 프로세스 P1은while(lock == true);을 실행한다. 다음 문장을 실행하려는 순간 타임아웃이 발생해 준비상태로 옮겨진다. 문맥 교환이 발생하고 프로세스 P2가 실행상태로 바뀐다. 프로세스 P2는 while(lock == true);를 실행하고 아직 프로세스 P1이 잠금을 걸지 않아 lock == false; 이며 프로세스 P2 또한 임계구역 접근가능하다. 프로세스 P1은 lock == true; 실행하여 임계구역에 잠금을 걸고 실행한다. P2 또한 똑같이 실행한다. 두 프로세스가 동시에 임계구역에서 실행되므로 상호배제(Mutual Exclusion)가 발생한다. 또한 잠금이 풀리기 기다리려면 바쁜 대기를 계속하여 시스템 자원을 낭비하게 된다.

 

5. 다음 코드의 문제점을 설명하시오.

 

진행의 융통성 충족하지 못하는 경우 출처: 한빛아카데미, 본인

 

한 프로세스가 두 번 연달아 임계구역에 진입하고 싶어도 그럴수없다. 프로세스의 우선순위에 상관없이 번갈아가며 임계구역에 진입한다. 프로세스 P1은 프로세스 P2가 임계구역에 진입했다가 나온 다음에야 다시 진입할 수 있으므로 프로세스 P2가 프로세스 P1의 진행을 방해하는 구조이다. 프로세스의 진행이 다른 프로세스로 인해 방해받는 현상을 경직된 동기화(Lockstep Synchronization)라 한다. 진행의 융통성을 보장하지 못한다.

 

6. 파일을 이용하여 Test 라는 문자를 주고받는 코드를 작성하시오.

 

검사와 지정을 이용한 코드 출처: 한빛아카데미, 본인

 

 

검사와 지정을 이용한 코드이다.