2値セマフォとは？仕組み・用途・ミューテックスとの違いをわかりやすく解説

2値セマフォ（Binary Semaphore）とは、並行処理やマルチタスク環境において、
共有資源への同時アクセスを制御するための同期機構の一つです。
値が「0」または「1」の2通りしか取らないことから、この名前が付けられています。
主にOSやリアルタイムシステム、組込みシステムで利用される重要な概念です。

2値セマフォの基本的な仕組み

2値セマフォは、資源が「利用可能か」「利用中か」を表すフラグのように動作します。
値が1の場合は資源が空いている状態、0の場合は他のタスクが使用中であることを示します。
タスクはセマフォを取得（P操作・wait）してから処理を行い、
処理終了後に解放（V操作・signal）することで、排他制御を実現します。

2値セマフォの主な用途

2値セマフォは、以下のような場面でよく利用されます。

• 共有変数や共有デバイスへの排他アクセス制御
• タスク間の簡単な同期処理
• 割込み処理とタスク処理の連携

特にリアルタイムOSでは、割込みハンドラからタスクを起床させる手段として
2値セマフォが使われるケースも多く見られます。

ミューテックスとの違い

2値セマフォと混同されやすいものにミューテックス（Mutex）があります。
どちらも排他制御に使われますが、ミューテックスは
「ロックしたタスクだけがアンロックできる」という所有権の概念を持つ点が特徴です。
一方、2値セマフォには所有権がなく、別のタスクが解放することも可能です。

カウントセマフォとの比較

セマフォには2値セマフォのほかにカウントセマフォがあります。
カウントセマフォは2以上の値を扱えるため、複数個存在する資源の管理に適しています。
それに対して2値セマフォは、単一資源の排他制御や単純な同期に向いています。

2値セマフォを使う際の注意点

2値セマフォを不適切に使用すると、デッドロックや優先度逆転といった問題が発生する可能性があります。
設計段階でクリティカルセクションを明確にし、
セマフォの取得・解放を確実に行うことが重要です。

まとめ

2値セマフォは、並行処理における基本的かつ重要な同期手法です。
シンプルな構造で排他制御やタスク同期を実現できるため、
OSや組込み分野を中心に広く利用されています。
ミューテックスやカウントセマフォとの違いを理解し、
適切な場面で使い分けることが安定したシステム設計につながります。

＼ 最新情報をチェック ／