Spin buffer explained : Part 2

전번에 들고 나왔었던 스핀 버퍼 (spin buffer) 에 대한 설명. 스핀 버퍼 정의대로 3개의 동일한 버퍼 배열들을 가지고 진행하게 되며, 앞에서 설명한 busy 여부는 Free 상태만 non-busy로 생각하면 된다. 그리고 빗금친 버퍼는 데이터가 들어있는 것이다.

생산자-소비자 모델 (consumer-producer model)에서, 생산자가 1 개의 아이템을 버퍼에 집어 넣은 형태가 다음이라고 하자. (다음 다이어그램부턴 여기에 대한 연속)

생산자가 버퍼 1개를 쓰고 나면 다음 스핀 버퍼(여기선 다음 줄 정도로 생각하면 된다) 가 Free 상태이므로 거기로 옮겨가게 되고, 읽을게 없는 소비자도 2번째 줄로 옮겨오게 된다. (이에 따라 첫번째 줄은 Free상태로) (중간 줄이 복잡한데 생산자가 빠져나가고 바로 소비자가 들어와서 그렇다)

위 다이어그램의 상황에서 소비자가 좀 오래 걸리는 연산을 하느라 빗금친 버퍼를 처리하는데 좀 오래 걸린다고 생각해보자. (사실 소비자는 언제나 생산자보다 빨라야한다 ) 생산자는 세번째 줄에 버퍼를 하나 쓰고 바로 첫번째 줄로 넘어가게 된다 (첫번째 줄이 Free 상태이므로). 그리고 소비자가 두번째 줄을 점유하는 동안에는 첫번째 줄에 계속해서 쓰게 된다.

…이제 좀 여러 단계를 건너 뛰어보자. 소비자가 2번 째 줄을 처리하고 (그에 따라 생산자가 2번째 줄로 쫓아오고), 3번째 줄을 처리하고 그리고 결국엔 첫번째 줄을 처리하기 시작한다. 그러면 생산자는 이를 계속 쫓아서읽고있는 버퍼의 바로 직전 버퍼들에 열심히 쓴다. 그 상태를 그려보면 아래와 같다.

이에 따라 읽기/쓰기 연산이 일어나는 버퍼 배열이 절대로 겹치지 않기 때문에 – 소비자는 생산자가 나가야 들어가서 읽고, 생산자는 소비자가 없는 곳에만 쓴다 – lock-free 하게 동작하는 생산자-소비자 모델이 된다.

물론 이런 경우에도 아예 아무 아이템도 없거나 / 버퍼가 꽉차거나 하는 경우엔 대기 하기 위한 동기화 객체가 필요하긴 하다. 그래도 생산자 소비자가 하나의 lock을 놓고 경쟁하는 일은 절대 일어나지 않기 때문에 양자의 독립적인 동작이 거의 보장된다.