[42seoul] Philosophers : 식사하는 철학자 문제

📚 Philosophers

@42seoul : (2021.01.04 ~ 2021.01.20)

📖 About

• 이 프로젝트는 기본적인 프로세스 스레딩, mutex, semaphore, shared memory을 배웁니다.(In this project, you will learn the basics of threading a process and how to work on the same memory space. You will learn how to make threads. You will discover the mutex, semaphore and shared memory.)
• C언어를 활용하여 Dining philosophers problem 문제를 3가지 방법으로 구현합니다.

• 사진 출처 : wiki

프로그램 사항

1. Program 1 philo_one : Mutex
   • 철학자는 쓰레드이다.
   • 원탁에 앉아있고, 양 옆에 포크가 있다.
2. Program 2 philo_two : Semaphore
   • 철학자는 쓰레드이다.
   • 원탁에 앉아있고, 테이블 중앙에 포크가 있다.
3. Program 3 philo_three : shared memory
   • 철학자는 프로세스이다.
   • 원탁에 앉아있고, 테이블 중앙에 포크가 있다.

• 조건
  • 철학자는 2명 이상이다.
  • 철학자는 정해진 시간 안에 먹지 않으면 죽는다.
  • 철학자 한 명이 죽으면 프로그램을 종료한다. (죽는 시간 기준10ms 안에 종료 메세지를 보내야 한다.)
  • 철학자는 먹기위해 포크 2개를 집어야 한다.
  • 철학자는 먹고 -> 자고 -> 생각하는 것을 반복한다.
  • 프로그램 실행 인자는 총 5개 or 6개이다.
  • ./philo_one number_of_philosophers time_to_die time_to_eat time_to_sleep [number_of_times_each_philosopher_must_eat]
  • ex) ./philo_one 2 310 100 100 2 으로 실행한다면
    • 철학자 수 2명
    • 310ms안에 먹어야 철학자 생존
    • 100ms동안 먹는다
    • 100ms동안 잔다
    • 모든 철학자가 2번 먹으면 프로그램 종료
  • 철학자는 프로그램에 따라 쓰레드이기도 하고 프로세스이기도 하다.

📝 Review

• 쓰레드나 프로세스 사이에 실행 시기를 맞추는 동안(동기화(Synchronization))에 문제가 발생할 수 있다.
• 예를 들어 A, B, C 쓰레드가 공유하고 있는 int count라는 변수를 동시에 수정한다면 결과가 이상하게 나올 것 이다. 또한 두 개의 작업이 서로 상대방의 작업이 끝나길 무한히 기다리거나(deadlock, 교착상태) 우선순위가 낮아서 아예 자원할당을 받지 못하는 경우도 있다(stravation, 기아상태).
• 이를 해결하기 위해 공유하고 있는 data를 Exclusive Access, 어느 한 스레드가 공유 변수를 사용하는 동안 다른 스레드가 접근하지 못하도록 막는 방법을 공부했다.
• Mutex와 Semaphore에 대한 이론적 개념과 이를 간단한 예제를 통해 구현할 수 있었다.

🏁 Run

• Test
  • ./program 5 800 200 200 7 : 7번 다 먹으면 프로그램 종료
  • ./program 4 410 200 200 : 무한 루프
  • ./program 2 310 200 100 (10ms 안에 죽는 것 확인)

1. philo_one : Mutex version

2. philo_two : Semaphore version

3. philo_three : Shared memory version

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🔗 Reference

• 🖼 전체 42seoul Project repo
• wiki : Dining philosophers problem
• Dining Philosopher Problem Using Semaphores
• 운영체제: 16. 철학자들은 왜 굶어 죽었을까? (철학자들의 저녁식사 문제)
• 06.6 기아상태

🧑🏻‍💻 Author

kukim