리눅스 커널 내부에서의 동기화 문제 해결

소개

생산자 소비자 스레드 동작시 커널 내부에서 발생하는 동기화 문제에 대해서 집중조명해봅니다.

목차

동기화 문제 확인환경 및 전략
동기화 문제가 일어날 만한 곳
동기화 문제를 확인하기 위한소비자 Module소스
동기화 문제를 확인하기 위한생산자 Module소스
동기화 문제가 발견된 출력화면
동기화 문제가 해결된 생산자 소스
동기화 문제를 해결한 두 Module Device의 성능비교
동기화 문제를 해결한 두 Module Device의 성능 그래프
소 감

본문내용

환경
SMP 모드로 재 컴파일 된 User Mode Linux
생산자 Thread 여럿 대 소비자 Thread 하나

전략
Sleep에 의한 동기화 문제를 발견하기 위해 Sleep에 자주 빠지게 하여야 한다. 그래서 버퍼사이즈를 조정한다.
Buffer의 Empty, Full과 Sleep 상황을 확인한다.
경쟁자원인 Head 포인터를 출력하여 본다.

동기화 문제가 일어날 만한 곳
생산자가 여러 개 소비자가 1개 이므로 생산자와 소비자는 각각 head, tail포인터를 가지고 경쟁하므로 생산자끼리 head포인터를 가지고 경쟁하므로 head포인터에서 동기화 문제가 발생한다.

SMP모드의 실행이므로 여러 Thread들이 병렬처리 되므로 여러 개의 CPU에 의해 각각 할당되어 실행 될 수 있다. 이러한 경우 Interruptible sleep on에 들어갈 때 발생하는 문제가 있다. 예를 들면 아래와 같다.
소비자가 버퍼가 Empty임을 확인하고 Sleep하기 바로 직전에 생산자가 마지막 생산을 하고 wake up을 하는 경우이다. 이 경우는 반드시 SMP모드에서만 발생하는 것은 아니다.

소비자가 버퍼가 비었음을 확인하고 Sleep한 다음 생산자 중 한 명이나 몇 명이 동시에 Full일 때까지 생산을 하고 또 다시 동시에 생산하려는데 버퍼가 Full이기 때문에 생산자가 모두 sleep에 들어간 경우이다. 이 것은 SMP에서 잘 일어 날 수 있다.

참고자료

· 없음