세마포어(semaphore)

세마포어는 멀티프로그래밍 환경에서 자원에 대한 접근을 제어하기 위해 사용된다.

한개의 공유 자원에 제한된 수의 프로세스, 또는 스레드만 접근할 수 있도록 해준다.

 

유닉스에서 프로세스간의 커뮤니케이션을 위해 세마포어를 사용한다.

하나의 프로세스만이 공유 자원에 대해서 작업을 할 수 있도록 하고

각 프로세스 간의 동기화를 유지하는데 사용한다.

 

다른 프로세스가 사용중인 세마포어를 이용하고자 하는 프로세스는

세마포어의 상태가 증가되거나 0 이 될 때까지 기다리게 된다.(이는 옵션에 따라 다를 수 있다). 

 

유닉스에서의 세마포어는 한개씩 이용되는 경우는 거의 없기 때문에 보통  세마포어 집합으로 관리된다.

유닉스 커널이 설정될 때 세마포어 최대 갯수, 세마포어 집합 당 최대 세마포어 갯수, 세마포어 집합의 최대 갯수를 설정하게 된다.

 

또 오라클 백그라운드 프로세스들 간 Concurrency(동시성)를 조절하기 위해 세마포어를 사용한다.

1. 사용중인 세마포어 확인 및 할당된 세마포어 해제

 

할당된 모든 세마포어 집합과 ID Number, Owner, 각 집합의 세마포어 수 등을 보여준다.

 

종종 비정상적으로 종료된 오라클 프로세스에 의해 점유된 리소스가 릴리지되지 않고 남아 있는 경우도 있다.

오라클이 shutdown 상태임에도 불구하고 ipcs -sb 틑 통해 확인했을 때 점유된 세마포어가 있다면

ipcrm 명령어로 릴리즈 시켜야 할 경우도 있다.

 

ipcrm -s ID (ID의 경우 ipcs에서 확인한 ID 값이다) 명령어로 릴리즈 시킨다.

 

2. 세마포어 계획

세마포어 커널 파라미터의 이름, 조정 방법 및 커널 재생성 방법은 시스템에 따라서 다르다. 

필요한 세마포어의 갯수는 아래의 공식으로 구할 수 있다. 

 

   Proc(init<SID>.ora에서의 processes 파라미터) 

+ test(MIPS RISC 프로세서를 쓰는 경우는 1, 그외에는 0) 

+ 3 * f(fast driver connection 갯수) 

+ sys(오라클 외의 프로그램에서 필요한 세마포어 수) 

------------------------------------------------------------ 

=  tot(필요한 최소한의 세마포어 수)

 

세마포어의 최대 갯수를 지정하는 파라미터(보통 SEMMNS)는 최소한 위에서 계산한  값보다 커야 한다.

그리고 일반적으로 하나의 집합마다 가능한 세마포어의 최대 갯수(보통 SEMMSL)는 10~25 정도이다.

fast driver를 많이 쓰는 경우라면 세마포어 집합의 갯수가 더 많이  필요하다. 

3. 데이타베이스의 기동시 세마포어와 관련된 오류 

오라클은 백그라운드 프로세스에 필요한 모든 세마포어를 데이타베이스 기동시에 할당한다.

init<SID>.ora 파일의 Processes 파라미터는 오라클에서 할당할 최대 세마포어  갯수를 결정한다. 

 

(1) 세마포어와 관련하여, 가장 흔하게 발생하는 에러는 데이타베이스 기동시에 나타나는 다음과 같은 에러이다. 

   ORA-7279  :  spcre:semget error, unable to get first semaphore set 

 

시스템은 한 집합내에 가장 많은 세마포어를 가진 것이나  Processes 변수에 의해 설정되는 세마포어 갯수 중

적은 값을 가진 첫번 째 세마포어 집합을 할당하려고  한다. 

만약, 시스템에 설정된 세마포어가 부족하거나, 세마포어가 이미 너무  많이  사용중이거나,

사용중이지 않은 세마포어 집합이 세마포어를 너무 많이  갖고 있는가를 체크해 보고,

그렇지 않다면 시스템에 충분한 세마포어를  할당하도록  한다. 

(2) 설정된 세마포어가 없거나 모든 세마포어가 이미 할당된 상태라면 다음과 같은 에러가 발생한다. 

   ORA-7251  :  spcre:semget error, could not allocate any semaphores 

(3) 첫번째 세마포어 집합이 할당되었지만 두번째 세마포어를 할당받지 못하면 다음과 같은 에러가 발생한다. 

   ORA-7252  :  spcre:semget error, could not allocate semaphores 

 

죽어있는 오라클 프로세스에 의해서 세마포어가 점유되어 있는가를 확인하고

만약 그런 문제가 아니라면 더 많은 세마포어를 할당함으로써  문제를 해결할 수 있다. 

4. shutdown abort와 세마포어 

Shutdown abort 명령이 내려지면 사용자 Process가 끝나기를 기다리지 않고

오라클 백그라운드 프로세스는 죽게되고 그것에 의해서 점유된 세마포어는 Release 된다.

사용자는 세마포어를 늘리거나 줄여서 데이타베이스에 작업을 요구할 때야 비로소 데이타베이스가 Shutdown 되었음을 알게 된다.

이 때  사용자에 의한 세마포어 변경 요구는 실패하게 되며 

유저 프로세스와 오라클 Shadow Process도 함께 죽게 된다.

그러면서 다음과 같은 에러가 발생한다. 

 

    ORA-7264  :  spwat:semop error, unable to decrement semaphore 

    ORA-7265  :  sppst:semop error, unable to increment semaphore 

5. MIPS RISC 기반의 유닉스 시스템과 세마포어 

DEC RISC Ultrix, MIPS machine 같은 MIPS RISC 기반의 유닉스 시스템의 경우에는

오라클은 Startup시에 Latching을 위하여 별도의 세마포어를 할당한다.

오라클은 이 때 할당된 세마포어를 사용자가 데이타베이스에 접속할 때 Latch 로 사용한다.

프로세스가 죽게되면 프로세스에 의해서 변경된 세마포어는 원래의 상태로 되돌아 간다.

따라서 접속하는 모든 프로세스는 Undo Structure를 할당할 수 있어야 하는데

Undo Structure가 충분하지 못하면 다음과 같은 에러가 발생한다. 

 

     ORA-9702  :  sem_acquire: cannot acquire latch semaphore 

 

해결방법은 Undo Structure가 사용가능할 때까지 기다리든지 시스템의 Undo Structure 의 최대값(SEMMNU)를 늘리면 된다.

6. Fast Driver의 사용과 세마포어 

Fast Driver에 의해서 데이타베이스에 접속되는 경우에는

Shared Memory Buffer에 대한 사용허가를 관리하기 위하여 세마포어가 사용된다.

이 때 하나의 접속되는 세션마다 3개의 세마포어로 구성된 세마포어 집합이 할당된다. 

 

시스템의 세마포어가 모두 할당되었다면 다음과 같은 에러가 발생한다. 

 

        ORA-2721  :  osnseminit: cannot create semaphore set 

 

이 경우에는 이용가능한 세마포어가 생길 때 까지 기다려야 한다.

그리고 비정상적으로  프로세스를 종료하는 경우에는 할당된 세마포어가 Release되지 못하며

어떤 프로세스가 어떤  세마포어를 사용하는가를 구분하기 힘드므로 사용상의 주의가 필요하다.