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여기서는 락프리 데이터 구조를 설명한다. 락프리(lock-free) 란 배타락을 이용하지 않고 처리를 수행하는 데이터 구조 및 그에 대한 조작 알고리즘을 총칭한다. 왜 락프리인가? 전통적인 동시성 제어 방법인 뮤텍스나 세마포어는 여러 문제점을 가지고 있다: 성능 저하: 락 경합(lock contention)으로 인한 대기 시간 데드락: 여러 스레드가 서로의 락을 기다리는 상황 우선순위 역전: 낮은 우선순위 스레드가 높은 우선순위 스레드를 ...
소프트웨어 트랜잭셔널 메모리 동시성 프로그래밍에서 공유 자원에 대한 안전한 접근은 항상 중요한 과제다. 전통적으로 뮤텍스 락과 같은 비관적 락(Negative Lock) 방식을 사용해왔다. 이 방식은 크리티컬 섹션에 진입하기 전에 반드시 락을 획득해야 하며, 락을 얻지 못하면 코드 실행 자체가 블록된다. 하지만 이와는 다른 접근 방식이 있다. 바로 낙관적 락(Optimistic Lock) 방식인데, 이는 "일단 실행하고 나중에 검증하자"는 철학...
공평한 배타 제어 여기서는 공평한 배타 제어에 대해 설명한다. 먼저 컨텐션(contention) 이라는 개념을 이해할 필요가 있다. 컨텐션이란 여러 스레드가 동시에 같은 락을 획득하려고 경쟁하는 상황을 말한다. 컨텐션이 높을수록 스레드들이 락을 기다리는 시간이 길어지고 성능이 저하된다. 이러한 컨텐션 상황은 시스템 아키텍처에 따라 더욱 복잡해질 수 있다. 특히 비균일 메모리 접근(Non-Uniform Memory Access, NUMA) 와 같...
Paper 1. Intro 이 글은 NDSS 2025에서 발표된 KernelSnitch 논문을 소개이다. 이 연구는 커널의 평범한 데이터 구조체들이 가진 본질적인 특성이 어떻게 심각한 보안 취약점이 되는지를 보여준다. 핵심은 이러하다: "데이터 구조체의 크기에 따른 접근 시간 차이를 이용해 커널의 비밀 정보를 유출할 수 있다" 여기서는 커널 힙 포인터 유출에 집중해서 설명한다. 이 공격이 성공하면 KASLR을 우회하고 더 심각한 커널 익스플로...
멀티태스크 협조적/비협조적 멀티태스크 선점: 프로세스와의 협조 없이 수행하는 컨택스트 스위칭이라고는 하나, 결국 뺏어오는 게 가능하냐의 문제다. 협조적 멀티태스크(비선점형, cooperative): 각각의 프로세스가 자발적으로 컨택스트 스위칭을 수행하는 멀티태스크 방식. 장점: 멀티태스크 매커니즘을 구현하기 쉽다. 단점: 프로세스가 자발적으로 컨텍스트 스위칭을 해야하는데, 만약 버그가 발생하여 프로세스가 무한 루프에 빠지거나 정지하게 되면 그 ...
비동기 프로그래밍이란? 비동기 프로그래밍이란 무엇인가? 작성한 순서대로 작동하는 프로그래밍 모델을 동기 프로그래밍(synchronous programming) 이라고 부른다. 반대로 비동기 프로그래밍은 작성한 순서대로만 작동하는 것은 아님을 의미하게 되겠다. 정확히는 독립해서 발생하는 이벤트에 대한 처리를 기술하기 위한 동시성 프로그래밍 기법을 총칭해서 비동기 프로그래밍이라고 한다. 비동기 프로그래밍을 이용하면 전화가 울리면 전화를 받는 것과 ...
의사 각성 의사 각성의 정의는 다음과 같다. 의사 각성: 특정한 조건이 만족될 때까지 대기 중이어야 하는 프로세스가 해당 조건이 만족되지 않았음에도 실행 상태로 변경되는 것 의사 각성은 어떤 경우에 일어나는가? 다음 코드는 의사 각성을 일으키는 C 코드 예시이다. #include <pthread.h> #include <signal.h> #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <sys/types.h>...
여기서는 배리어 동기, readers-writers lock, 동시성 특유의 문제점과 버그 일부분에 대해 다룬다. 배리어 동기 배리어 동기란 공유 변수를 증가시키다 공유 변수가 어떤 일정한 수에 도달하면 배리어를 벗어나 처리를 수행하는 방식이다. 이러한 배리어 동기를 사용하면 진행 순서를 보장할 수 있는데 예컨대 스레드 A가 스레드 B보다 먼저 넘어가면 안 된다고 가정하자. 이러한 경우에 A가 포함된 모든 1단계 스레드가 배리어에 도달해야만 ...
여기서는 동기 처리가 필요한 이유(레이스 컨디션)을 설명하고 뮤텍스에서 조건 변수까지를 설명한다. 레이스 컨디션(race condition) 레이스 컨디션은 한국어로는 경합 상태라고 불리며 여러 프로세스가 동시에 공유하는 자원에 접근함에 따라 일어나는 예상치 않은 이상이나 상태를 의미한다. 레이스 컨디션의 예로 아래 그림을 들 수 있다. 아래 그림은 공유 메모리상의 변수를 여러 프로세스가 증가시키는 상황을 나타낸다, 프로세스 B가 2를 쓰는 ...
