セマフォの仕組みを学んでみよう

コンピュータにおける一連の作業において、複数のタスク（処理）がリソース（記憶領域）を奪い合って問題が発生してしまうことがあります。

そのための対策として「排他制御」がありますが、この方法にはいくつかの種類があります。

今回はこの排他制御の手法の一つである「セマフォ」に関して解説します。

セマフォとは？

先ず、セマフォという言葉ですが、英語で書くと「semaphore」となります。意味は「手旗信号、信号装置」なのですが、セマフォの仕組みがまさに「手旗信号」のようなものなのです。

セマフォはダイクストラ法で有名な「エドガー・ダイクストラ」によって考案された排他制御の仕組みとなります。

セマフォには「セマフォ変数」という変数があり、これを使うことで排他制御ができます。

セマフォ変数にリソース（資源）の状態を常に記録し、その数字が０（空いてない）ならばそのタスクは空くまで待つ、ということです。これを「待ち行列に並ぶ」と言われたしますね。

反対にリソースが空いていて使う際にはその変数を一つ減らすことになります。

セマフォによる排他制御と流れ

先ほど説明したセマフォ変数ですが、各タスクが勝手に触って値を変えてしまうと、制御が成立しません...

そのためにセマフォ変数を制御するための命令として、「P操作」と「V操作」を使います。

では、セマフォを使った排他制御の流れを見てみましょう！

二つのタスクが共有資源を順番にロックし、アンロックする流れとなります。

ちょっと流れが難しくみえますが、やっていることはシンプルで、

の流れが続くような感じです。

まとめ

今回は排他制御の方法であるセマフォに関して解説しました。

P操作やV操作なども出てきて、言葉だけだと難しい感じがしますが、仕組みはシンプルで、セマフォ変数を使いながら各タスクがルールを守って共有資源を使い合うイメージですね。

因みにP操作のPは、オランダ語で小さくする意味の「Prolagen」で、V操作はオランダ語で大きくする意味の「Verhogen」の頭文字を取っているようですね。オランダ語なのは、考案者のエドガー・ダイクストラさんがオランダ出身だからなんでしょうね。

以上です！

排他制御に関して以下記事でも解説してますんで、併せて読んでみてください。