POSIX Synchronization

Jan 28, 2026

핵심 개념

POSIX Synchronization은 Pthreads API에서 제공하는 mutex, 세마포어, 조건 변수로, 사용자 레벨 스레드 동기화의 표준이다. POSIX(Portable Operating System Interface)는 UNIX 계열 OS의 표준 API로, Linux, macOS, BSD 등에서 동일한 코드로 스레드 동기화가 가능하다.

동작 원리

1. POSIX Mutex Lock

#include <pthread.h>

pthread_mutex_t mutex;
pthread_mutex_init(&mutex, NULL);

pthread_mutex_lock(&mutex);        // 획득 (불가능하면 블로킹)
/* 임계 영역 */
pthread_mutex_unlock(&mutex);      // 해제

2. POSIX Semaphore

POSIX SEM 확장에 포함되며, Named와 Unnamed 두 종류가 있다.

유형	생성 함수	공유 범위	사용 예
Named	`sem_open()`	프로세스 간	독립 프로세스 동기화
Unnamed	`sem_init()`	스레드 간	단일 프로세스 내 동기화

// Named Semaphore - 프로세스 간 공유
sem_t *sem = sem_open("SEM", O_CREAT, 0666, 1);
sem_wait(sem);      // wait (sem--)
/* 임계 영역 */
sem_post(sem);      // signal (sem++)

// Unnamed Semaphore - 스레드 간 공유
sem_t sem;
sem_init(&sem, 0, 1);  // 0: 스레드 간 공유
sem_wait(&sem);
/* 임계 영역 */
sem_post(&sem);

3. POSIX Condition Variable

특정 조건이 참이 될 때까지 대기한다. 반드시 mutex와 함께 사용해야 한다.

pthread_mutex_t mutex;
pthread_cond_t cond_var;

// 대기하는 스레드
pthread_mutex_lock(&mutex);
while (a != b)                             // 반드시 while 루프
    pthread_cond_wait(&cond_var, &mutex);  // 조건 대기 + mutex 해제
pthread_mutex_unlock(&mutex);

// 시그널 보내는 스레드
pthread_mutex_lock(&mutex);
a = b;                                     // 조건 충족
pthread_cond_signal(&cond_var);            // 대기 스레드 1개 깨움
pthread_mutex_unlock(&mutex);

조건 변수 동작 흐름

pthread_cond_wait() 호출 시:

mutex 해제 (다른 스레드가 공유 데이터 접근 가능)
조건 변수 대기 큐에 진입
signal 수신 시 깨어남
mutex 재획득 후 반환

조건 검사는 반드시 while 루프를 사용해야 한다 (spurious wakeup 방지).

예시

멀티스레드 웹 서버에서 작업 큐가 비어있으면 worker 스레드가 pthread_cond_wait()로 대기하고, 새 요청 도착 시 pthread_cond_signal()로 깨운다.