강의노트 - 멀티스레드 프로그래밍

DLL 동적 연결 라이브러리

• 실행파일에 포함되지 않아 같이 관리해야 한다
• 정적 라이브러리(lib)
• 실행파일에 포함된다

dll, lib

C, C++ 외부 라이브러리(dll, lib) 사용하기

쓰레드 생성

#include <thread>

std::thread t1(Function);

C++ Chapter 19.3 : std::thread와 멀티쓰레딩 기초

C++ Chapter 19.3 : std::thread와 멀티쓰레딩 기초

씹어먹는 C ++ -

씹어먹는 C ++ - <15 - 1. 동시에 실행을 시킨다고? - C++ 쓰레드(thread)>

Atomic

원자성. 한번에 실행되는 단위. Atomic Add같은 게 있지만 Lock을 쓴다

씹어먹는 C++ -

씹어먹는 C++ - <15 - 3. C++ memory order 와 atomic 객체>

Lock 기초

• #include <mutex> mutex m; m.lock(), m.unlock();
• std::lock_guardstd::mutex lockguard(m); 소멸될 때 자동으로 unlock된다
• std::unique_lockstd::mutex uniquelock(m, std::defer_lock) 특정 시점으로 lock을 미룰 수 있음

DeadLock

교착 상태

• mutex의 순서를 일정하게 유지할 수 있도록 해야 (cycle이 생기면 안 된다)
• 번호를 매기거나, 순서를 관리하는 별도 클래스를 생성하거나...
• 완전히 막을 방법은 없으니 조심해야 한다

[운영체제] 데드락(Deadlock, 교착 상태)이란?

[운영체제] 데드락(Deadlock, 교착 상태)이란?

Lock 구현 이론

이미 다른 곳에서 자원을 사용 중일 때 어떻게 하는가?

• 그냥 기다린다 → SpinLock
• 무작위 시간만큼 기다렸다 다시 온다 → Sleep, Context Switching 발생
• 별도 관리자에게 부탁 → Event

SpinLock

데드락이 해제될 때 까지 그냥 기다리는 방식

Compare And Exchange(CAS)

volatile 키워드: 컴파일러 최적화에서 제외. atomic<bool>을 대신 사용한다

Sleep

일정 시간동안 기다린 뒤 다시 시도(무작위)

Event

이벤트를 이용해 불필요한 대기 방지

커널 오브젝트를 사용하면 다른 프로그램 간 동기화도 가능하다

유저 레벨 밖의 커널까지 개입하므로 추가적인 비용이 필요

Condition Variable

[c++] condition variable(조건 변수)

[c++] condition variable(조건 변수)

[c++] condition variable (조건 변수)

[c++] condition variable (조건 변수)

Future

The class template std::future provides a mechanism to access the result of asynchronous operations

비동기 연산의 결과에 접근할 수 있는 방법을 제공하는 template

mutex, condition_variable보다 간단한 연산에 사용하면 유용하다(한 번 발생하는 이벤트 등)

async: 원하는 함수를 비동기 실행

promise: 결과물을 promise를 통해 future로 받아 준다

packaged_task: 원하는 함수의 실행 결과를 future로 받아 준다

https://modoocode.com/284

씹어먹는 C++ - <15 - 4. C++ future, promise, packaged_task, async>

메모리 모델(정책)

모든 스레드가 동일한 수정 순서대로 관찰

동일한 값을 관찰하지는 않는다!

코어별로 다른 캐시를 갖기 때문에 생기는 문제

당연히 atomic 연산이 아닌 경우 직접 동기화해야 한다

인텔, AMD의 경우 칩 자체에서 순차적인 일관성을 보장한다

따라서 seq_cst를 사용해도 별도 부하가 없음(ARM은 좀 차이 있음)

씹어먹는 C++ -

씹어먹는 C++ - <15 - 3. C++ memory order 와 atomic 객체>

1. Sequentially Consistent (seq_cst)

메모리 명령 재배치도 없고, 모든 쓰레드에서 모든 시점에 동일한 값을 관찰할 수 있다

가장 엄격 = 컴파일러 최적화 여지 적음 = 직관적

가시성 문제 해결, 코드 재배치 해결

atomic 객체를 사용할 때, memory_order 를 지정하지 않을 때 기본 값

 

2. Acquire-Release(acquire, release)

release 명령 이전의 메모리 명령들이, acquire 이후로 재배치되는것을 막는다.

 

3. Relaxed (relaxed)

자유로움 = 컴파일러 최적화 여지 많음 = 직관적이지 않음

재배치 가능, 가시성 해결 X

기본적인 동일 객체에 대한 동일 순서만 보장

거의 사용하지 않음

 

Thread Local Storage (TLS)

스레드마다 가지고 있는 로컬 저장소

https://docs.microsoft.com/ko-kr/cpp/parallel/thread-local-storage-tls?view=msvc-160 

TLS

스택과의 차이

• 스택은 기본적으로 함수를 위한 메모리 공간(불안정하다)
• TLS는 일반적인 전역 변수 메모리처럼 사용할 수 있다

Lock-Free Stack

Lock이 없다고 꼭 더 좋은 건 아니다. 결국 while 무한루프와 CAS연산을 사용하므로 CPU연산량이 많을 수 있음

비슷한 방식의 shared_ptr로 대체 가능

compare_exchange 연산을 연습하는 데 도움이 된다

CAS연산. 값을 비교하고, 같다면 값을 변경한다(원자성)

Compare And Exchange(CAS) 명령어

Compare And Exchange(CAS) 명령어

락프리는 어지간하면 쓰지 않고, 쓰더라도 MS 라이브러리 사용