CH4. Threads

#개요

: CPU 이용 기본 단위

여러 작업하는 응용프로그램 -> 각 작업 별 스레드 생성 + 구현

*장점

프로세스 생성은 스레드 생성에 비해 할 일 ↑ + 시간 ↑

=> 스레드 사용 시 코드 간결 + 효율 ↑

ex. 워드 프로세서

(그래픽 표시 스레드/ 키보드 입력 받는 스레드/ 철자법과 문제 체크 스레드)

*다중스레드 서버 아키텍처

ex. 웹 서버

클라이언트 요청을 listen하는 별도 스레드 생성

요청 -> 요청 서비스할 새로운 스레드 생성

 

대부분의 현대 응용프로그램은 다중스레드 사용

공유: 코드와 데이터 섹션, 자원(열린 파일 OR 신호)

각자 소유: 스레드 ID, 프로그램 카운터, 레지스터 집합, 스택

 

#이점

-응답성(Responsiveness)

: 프로세스의 일부가 블록 되더라도 계속 실행 가능O

사용자 인터페이스 기능에 유용

 

-자원 공유(Resource Sharing)

: 스레드는 공유 메모리나 메시지 전달 사용보다 더 쉽게 프로세스의 자원 공유

 

-경제성(Economy)

: 스레드 생성은 프로세스 생성보다 비용 ↓

+ 스레드 교환도 문맥 교환의 오버헤드가 더 ↓

 

-확장성(Scalability)

: 프로세스는 다중처리기 아키텍처의 이점 활용 가능O

 

#다중코어 프로그래밍

다중코어 OR 다중처리기 시스템 위한 프로그래머 도전

(테스크 식별/ 균형 맞추기/ 균형 쪼개기/ 데이터 의존성/ 검증 및 디버깅)

*병렬 수행

: 둘 이상의 태스크를 동시에 실행할 수 있는 시스템

 

-데이터 병렬 수행

: 동일한 데이터 일부 여러 코어에 분배 + 각 코어 동일한 연산 수행

 

-태스크 병렬 수행

: 코어에 스레드 분배 + 각 스레드 자신만의 연산 수행

스레드 수 ↑ -> 스레드 위한 컴퓨터 구조의 지원 ↑

*병행 수행

: 둘 이상의 태스크가 진행할 수 있도록 지원

ㄴ하나의 처리기/코어 스케줄러

 

#스레드 라이브러리

: 스레드 생성하고 관리할 수 있는 API를 프로그래머에게 제공

*2가지 구현 방법

-완전히 사용자 공간에서만 라이브러리 제공

: 커널의 지원 X/ 모든 코드와 자료구조는 사용자 공간에 존재

/ 라이브러리 함수 호출 -> 지역 함수 호출

 

-OS에 의해 지원되는 커널 수준 라이브러리

: 모든 코드와 자료구조는 커널 공간에 존재

/ 라이브러리 함수 호출 -> 시스템 콜 호출

 

#Pthreads

: 사용자 수준 OR 커널 수준에서 제공

스레드 생성과 동기화를 위한 POSIX standard API. 명세, not 구현

API: thread library 작동에 대해 명시

구현: 라이브러리 개발자의 몫

UNIX 운영체제에서는 (Solaris, Linux, Mac Os X) 대부분 구현됨

 

#Java 스레드

: API는 직접 스레드 생성과 관리

JVM은 호스트 운영체제에서 구현

-> 호스트 운영체제에서 제공하는 스레드 라이브러리를 사용하여 구현

public interfance Runnable { public abstract void run(); }

 

#다중 스레드 모델

*사용자 스레드

: 사용자 수준 스레드 라이브러리에 의해 관리

*커널 스레드

: 운영체제에 의해 직접 지원 및 관리

*종류

-다-대-일(Many-to-One)

: 다수의 사용자 수준 스레드가 하나의 커널 스레드에 매핑

한 스레드 블록 -> 다른 모든 스레드도 블록

다중 코어 시스템에서 여러 스레드가 병렬로 실행 X

ㄴ한 순간에 오직 하나의 사용자 스레드만이 커널에 존재 O

현재 이 모델을 사용하는 시스템 거의 X

 

-일-대-일(One-to-One)

: 각 사용자 스레드는 커널 스레드로 맵핑

사용자 스레드 생성 -> 커널 스레드도 같이 생성

다-대-일 모델보다 병렬 수행 가능 O

프로세스 당 스레드 개수는 오버헤드 때문에 제한

ex. Windows/ Linux/ Solaris 9 and later

 

-다-대-다(Many-to-Many)

: 여러 개의 사용자 수준 스레드를 그보다 작은 수

혹은, 같은 수의 커널 스레드로 맵핑

ex. Solaris version 9 이전 버전들