05_동기화_개요
- 1. 멀티쓰레드 프로그래밍과 동기화 객체 김성익 (noerror@hitel.net) 2005.03.31
- 2. 도입 • 멀티 테스킹, 멀티 쓰레드, 멀티 프로세 서 • 멀티 쓰레드 프로그래밍 활용 • 싱글 쓰레드와 멀티 쓰레드의 차이 • 동기화 객체
- 3. 멀티쓰레드 • 프로세스(Process)란 ? • 쓰레드(Thread)란 ? • 컨텍스트 스위칭 (Context Switching) 쓰레드 레벨의 컨텍스트 스위칭, 프로세스 레벨의 컨 텍스트 스위칭 차이 컨텍스트 스위칭 비용, 메모리 공유
- 4. 멀티쓰레드 프로그래밍 • 다수의 쓰레드를 동시에 활용하여 개발 • 병목 현상을 줄이고 효율을 높인다. 컨텍스트 스위칭의 비용에도 불구하고 더 빠른 효율 을 가지도록 접근 • 개별적인 작업을 동시에 한다. 연관성이 없는 작업을 어렵게 끼워 맞출 필요가 없음
- 5. 병목 • IO등의 작업으로 블록 상태로 전이할 경우 • 예제 극단적인 경우지만 Sleep 에 해당하는 작업 동안에는 CPU는 대기 결과값은 약 2000.
- 6. 병목 제거 • 멀티 쓰레드로 개선 결과는 약1000.
- 7. 사용 / 관련 함수 • CreateThread 쓰레드를 생성 (beginthread과 같은 기능) 주의)마지막 인자 NULL인 경우 98에서는 Fail • TerminateThread 쓰레드를 강제로 정지 사용 지양 (자바는 초기 시절에만 존재) • SetThreadPriority/GetThreadPriority • WaitForSingleObject/MultipleObjects • CloseHandle
- 8. 컨텍스트 스위칭 조건 • 블럭모드로 진입(Sleep 함수, IO 작업) sleep(0) ?? 스케줄링 룰에 따라 (임의제어불가)
- 9. 동기화 문제 (1) • 멀티 쓰레드는 메모리 공유
- 10. 동기화 문제(2) • 쓰레드만 봤을 때는 논리적 오류가 없지 만 컨텍스트 스위칭 일어난 시점에 따라 치명적인 문제 발생
- 11. 동기화 문제(3) • 레지스터에 저장된 이전 값을 사용하는 경우
- 12. 동기화 처리 • 동기화 객체이용
- 13. 동기화 객체 • 기능 : Enter/Leave • 크리티컬 섹션 Critical Section • 뮤텍스 Mutex • 세마포어 Semaphore • 이벤트 Event
- 14. 크리티컬 섹션(1) • 하나의 쓰레드만 통과 가능 프로세스(process)간의 동기화에 사용 불가 • 다른 쓰레드가 사용중이면 블럭됨 CPU를 다른 쓰레드로 넘김 • 커널 레벨의 객체가 아니라 빠르다 뮤텍스, 세마포어등의 다른 객체에 비해서 • 한 쓰레드에서 여러 번 호출시 무시 데드락을 막기 위함 ???
- 15. 크리티컬 섹션(2) • 사용 • 스핀락 spinlock 멀티 프로세서 환경에서 빈번한 컨텍스트 스위칭을 막기 위해 바로 스위칭 하지 않고 일정 카운트 만큼 CPU가 대기
- 16. 세마포어 (1) • N개만큼 통과 가능 • Named Semaphore는 프로세스간의 동기화 처리도 가능 • 쓰레드, 프로세스 무관하게 카운트 한 쓰레드에서 모두 소유한 상태에서 다시 Enter 하 면 데드락 (비교. 크리티컬섹션)
- 17. 세마포어 (2) • 사용흐름 • 초기 N에서 사용시 -1, 사용 후 +1 => 카운트가 0이면 대기 상태로
- 18. 뮤텍스 • 카운트가 1인 세마 포어 • 사용흐름
- 19. 이벤트(1) • 시그널을 제어 할 수 있다 근본적으로 Mutex, Shemapore와 다른점 Mutex, Shemapore는 wait and signal이 무조 건 자동, 이벤트는 수동 Reset이 가능하다 • IO 동기화 등에 사용됨 시그널을 함수로 셋 가능한 특성 이용
- 20. 이벤트(2) • 수동 리셋 / 자동 리셋 방식 • 자동시그널 사용흐름 (mutex 유사) • 수동시그널 흐름을 외부에서 제어하는 데 주로 사용
- 21. 데드락 • 동기화 객체에서 대기하지만 영원히 대 기하게 되는 경우 같은 쓰레드에서 사용중인 동기화 객체를 다시 통과 하려고 할 때 영원히 통과할 수 없는 경우 서로 다른 쓰레드에서 상대 객체를 대기하면서 기다 리는 경우 • 논리적 오류
- 22. 응용 • N개의 read 허용하며, write시는 하나 만 가능하고, 이때 read 는 불가능
- 23. 결론 • 멀티 쓰레드에서의 동기화의 까다로움 • 동기화의 문제는 쉽게 발견되지 않음 • 그럼에도 불구하고 효율을 높일 수 있다 면?