잠금을 사용하면 알고리즘에 여전히 잠금이 해제 될 수 있습니까?

잠금 해제의 일반적인 정의는 하나 이상의 프로세스가 진행된다는 것입니다. ¹

잠금으로 보호되는 큐와 같은 간단한 데이터 구조가있는 경우 한 프로세스가 잠금을 획득하고 원하는 작업을 수행하고 해제 할 수 있으므로 한 프로세스가 항상 진행될 수 있습니다.

그래서 그것은 잠금없는 정의를 충족합니까?

¹ 예를 들어 M. Herlihy, V. Luchangco 및 M. Moir를 참조하십시오. 방해없는 동기화 : 예를 들어 더블 엔드 큐. Distributed Computing, 2003. "일부 스레드 만 항상 진행되도록하려면 잠금이 없습니다."

그것은 잠금이없는 것에 대한 정의가 아닙니다.

진행 상황을 보장 할 수있는 경우 교착 상태가없고 모든 요청이 최종 완료되면 기아 상태 는 없지만 잠금 상태는 아닙니다.

나는 당신의 간단한 예제가 실제로 이것을 제공하는지에 의문을 제기합니다. 여러 잠금이 포함 된 경우 실제로 진행 상태를 보장하려면 잠금 계층 구조 등이 필요합니다.

나는 다중 프로세서 프로그래밍 ¹ 의 예술을 연구했으며 그 텍스트는 당신이 참조하는 책과 같이 명확성이 부족합니다. TAMPP의 인용문은 다음과 같습니다.

견적 1 (자유없는 정의)

메소드 호출이 유한 한 단계로 무한정 완료되는 것을 보장하는 경우 메소드는 잠금이 없습니다.

견적 2 (비 차단의 정의)

다른 보류중인 호출이 완료 될 때까지 기다릴 필요가없는 total 메소드의 보류중인 호출이 필요하지 않습니다.

견적 3 (자물쇠가 비 차단임을 주장)

대기 및 잠금이없는 비 차단 진행 조건은 시스템이 스레드를 예약하는 방식에 관계없이 전체적으로 계산이 진행되도록합니다.

문제는 인용문 3의 주장이 인용문 1의 정의를 분명히 따르지 않는다는 것입니다. 이미 언급했듯이 동기화 된 대기열은 인용문 1을 만족시키는 것처럼 보입니다.

인용문 3에서 "시스템이 스레드를 예약하는 방법과 무관하게"매우 모호한 문구에 주목하십시오. 여기에는 "스레드 스케줄링 시스템"에 대한 공식적인 설명이 나오지 않으므로 정의의 의미 에 대한 선입견을 바탕으로 속성을 재구성 해야 합니다.

1. 시스템은 항상 일부 스레드의 명령을 실행 합니다.
2. 주어진 스레드의 명령을 절대 실행할 수 없습니다 .
3. 모든 스레드는 고려중인 메소드를 호출합니다.

이러한 시스템에서는 블로킹 방법에 잠금이 없어야합니다. 잠금을 보유한 스레드가 다시 실행되도록 예약되지 않은 경우, 한정된 단계로 메소드 호출을 완료 할 수있는 다른 스레드가 없습니다. 메소드의 단계를 실행하는 일부 스레드. 보다 현실적인 시스템의 경우, 각 스레드에 CPU 시간을 제공한다는 보장은 비 블로킹 속성을 명시 적으로 포함해야합니다.

잠금없는 정의 수정

메소드는 비 블로킹 인 경우 잠금이 없으며 추가로 일부 메소드 호출이 유한 한 수의 단계로 완료되는 것을 보장합니다.

¹ Maurice Herlihy, Nir Shavit, 멀티 프로세서 프로그래밍 기술, Elsevier 2008, 58-60 페이지

용어가 항상 일관된 것은 아니지만 중요한 것은 제안 된 알고리즘이나 시스템에 대해 다음과 같은 질문을하는 것입니다.

1. 모든 스레드가 사용할 수있는 모든 CPU 시간이 허용 된 경우에도 스레드가 서로를 기다리면서 멈출 수있는 일련의 이벤트가 있습니까?
2. 한 스레드가 임의의 오랜 시간 동안 차단 된 경우 다른 스레드가 중단되거나 시스템 작동이 임의로 오랜 시간 동안 손상 될 수 있습니다 (그렇다면 차단되지 않음).
3. 이론적으로 가능한 스레드 스케줄링의 조합이 있습니까? 누구나 진행하지 않아도 서로의 작업을 무효화하면서 모든 스레드가 동일한 작업을 반복적으로 재 시도하게 할 수 있습니까?
4. 일부 스레드에 다른 스레드에 비해 충분한 CPU 시간이 주어지면 후자의 스레드가 작업을 무기한으로 다시 시도하도록 강제 할 수 있습니다 [그렇다면 대기하지 않습니다].

잠금이없는 알고리즘의 중요성은 잠금이없는 알고리즘보다 빠르다는 것이 아니라 스레드가 길을 잃을 경우 죽지 않는 사실입니다. 알고리즘은 비 차단이지만 모든 잠금없는 알고리즘은]입니다. 잠금없는 알고리즘이 잠금을 사용하는 것이 가능하지만 잠금 획득 시도에 알고리즘과 함께 시간 초과가 포함되어 누군가가 항상 진행할 수 있도록하는 경우에만 가능합니다 (예 : 알고리즘이 CompareExchange루프를 기본으로 사용할 수 있음) 중재 방법이지만 경합이 높을 때 액세스를 중재하기 위해 잠금을 사용하십시오. 잠금이 너무 오래 유지되는 것처럼 보일 경우 다른 스레드는 해당 잠금을 사용하려는 노력을 포기하고 대신 새로운 스레드를 만들 수 있습니다.CompareExchange고객이 잠금을 포기한다고해서 시스템 일관성이 위태로워지지는 않지만 이전 잠금을 유지하고 있던 코드는 이전 잠금을 포기하고 새 잠금에 맞춰질 때까지 어떤 작업도 수행하지 않을 수 있습니다.

문맥 에서 인용 한 "정의"를 살펴 봐야합니다 .

공유 데이터 구조를 구현하는 기존의 방법은 상호 배제 (잠금)를 사용하여 동시 작업이 서로 방해하지 않도록하는 것입니다. 잠금은 소프트웨어 엔지니어링, 내결함성 및 확장 성과 관련하여 여러 가지 단점이 있습니다 ([8] 참조). 이에 대해 연구원 들은 상호 배제를 사용하지 않는 다양한 대안적인 동기화 기술을 조사했습니다 . 동기화 기법은 모든 스레드가 다른 스레드의 임의 지연 (또는 오류)에도 불구하고 계속 진행되도록 보장하는 경우 대기하지 않습니다. 일부 스레드가 항상 진행되도록 보장하는 경우 잠금이 없습니다.

상호 배제를 위해 잠금을 사용하고 있으므로 잠금이없는 기술이 아닙니다.

잠금을 사용하면 알고리즘에 여전히 잠금이 해제 될 수 있습니까?

가능하지만 알고리즘에 따라 다릅니다.

잠금으로 보호되는 큐와 같은 간단한 데이터 구조가있는 경우 한 프로세스가 잠금을 획득하고 원하는 작업을 수행하고 해제 할 수 있으므로 한 프로세스가 항상 진행될 수 있습니다.

그래서 그것은 잠금없는 정의를 충족합니까?

그 자체를 참고하십시오 .

(가) 경우 "가 원하는 것을 할" 단계는 다른 잠금을 획득 포함하지 않으며, 유한 한 시간에 완료 보장, 다음 알고리즘의 특정 부분은 무료 교착됩니다.

그러나 이러한 전제 조건이 충족되지 않으면 교착 상태가 발생할 가능성이 적어도 있습니다 ...

당신이 제공하는 예제는 다음과 같은 이유로 잠금이 아닙니다.

하나의 스레드가 잠금을 획득하고 OS 스케줄러가 무한 외로운 기간 동안 스레드를 일시 중단하도록 지원하면 일시 중단 된 스레드가 획득 한 잠금을 획득 할 수 없으므로 모든 스레드가 진행될 수 없습니다.

일반적으로 잠금을 사용하는 알고리즘에는 잠금이 없습니다.

교착 상태 및 잠금이없는 것은 서로 다른 개념입니다. 교착 상태 없음은 교착 상태 가능성이 없지만 전체 시스템이 진행되지 못하게하는 라이브 록이있을 수 있음을 의미합니다. 잠금 자유는 시스템의 일부 스레드가 항상 제한된 수의 단계로 진행됨을 의미하기 때문에 그보다 강력합니다.