排他制御とデッドロックを理解する

共有資源を同時更新すると整合性が崩れるため、クリティカルセクションを排他制御する。複数資源を取得する処理では、取得順や保持条件によってデッドロックが起こり得る。

この単元で学ぶこと

排他制御は同時利用を制限して競合を防ぐ仕組み。デッドロックは複数処理が互いの保持資源を待ち続ける状態で、相互排他・保持待ち・横取り不可・循環待ちの条件が同時に成立すると起こり得る。

クリティカルセクション共有資源を操作するため同時実行を制限すべき処理区間。必要最小限にすると並行性を保ちやすい。

ミューテックス一度に一つの実行主体だけが保護区間へ入るための排他機構。ロック取得・解放を対応させる。

セマフォ整数カウンタ等で同時利用可能数を管理する同期機構。値1ならミューテックス相当の使い方もできる。

デッドロック複数処理が互いに相手の資源解放を待ち続け進行不能になる状態。循環した待ち関係が典型。

資源取得順序複数資源を全処理で同じ順番に取得するルール。循環待ちを避ける代表的な設計。

同じデータの同時更新なら排他、互いの資源解放待ちならデッドロックを疑う。待ち関係を書き出し循環があるか確認する。

P1がロックA保持中にBを待ち、P2がB保持中にAを待つと循環ができる。取得順をA→Bへ統一すればこの循環を作りにくい。

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