제 19 장 윈도우 기반의 쓰레드 동기화

HANNAM HANNAM Univ.Univ.

제 제 1919 장 윈도우 기반의 쓰레드 동기화장 윈도우 기반의 쓰레드 동기화

데이터베이스실험실데이터베이스실험실석사 석사 22 학기 조정희학기 조정희

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TCP/IP Socket TCP/IP Socket Programming…Programming…

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Network Lab.Network Lab.


TCP/IP Socket Programming…TCP/IP Socket Programming…

목차목차쓰레드 동기화 기법의 분류CRITICAL_SECTIONMutex(Mutual Exclusion)SemaphoreEvent

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쓰레드 동기화 기법의 분류 쓰레드 동기화 기법의 분류 [1][1] 프로세스 실행의 두 가지 모드

■ 유저 모드 (User Mode) 와 커널 모드 (Kernel Mode)■ 시스템의 안정성을 보장하기 위해서 제공

유저 모드란 ?■ 일반적인 프로그램의 실행 모드■ 시스템 리소스로의 접근이 허용되지 않음■ 유저 모드 동기화 기법

▶ CRITICAL_SECTION 오브젝트의 사용

커널 모드란 ?■ 시스템 리소스로의 접근을 위한 프로세스의 실행 모드■ 커널 오브젝트를 통한 시스템 리소스 (File, Thread 등등 ) 의 접근 시

유저모드에서 커널 모드로의 변환이 발생■ 커널 모드 동기화 기법

▶ Event, Semaphore, Mutex 커널 오브젝트의 사용

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쓰레드 동기화 기법의 분류 쓰레드 동기화 기법의 분류 [2][2]두 가지 모드 동기화의 장단점

■ 유저 모드 동기화의 장단점▶ 장점 : 프로그래밍 하기 수월하며 속도가 빠름

▶ 단점 : 커널 모드 동기화 기법에 비해서 제한된 기능을 가짐

■ 커널 모드 동기화의 장단점▶ 장점 : Deadlock 문제를 막을 수 있음 ( 단 , 해결책이 되는 것음 아님 )

둘 이상의 프로세스 내에 존재하는 쓰레드 간의 동기화 가능

▶ 단점 : 실행 속도의 저하가 발생

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CRITICAL_SECTION [1]CRITICAL_SECTION [1] 유저모드 동기화 기법 동기화 관련 함수

void InitializeCriticalSection( LPCRITICAL_SECTION lpCriticalSection);

lpCriticalSection : 초기화할 CRITICAL_SECTION 변수의 포인터를 전달

void EnterCriticalSection( LPCRITICAL_SECTION lpCriticalSection); lpCriticalSection : 소유하고자 하는 CS 의 포인터를 전달 만약 다른 쓰레드에 의해 소유된 상태라면 대기 상태로 들어감 이전에 소유했던 쓰레드가 임계 영역을 빠져 나오면서 CS 를 반환하게 되면 대기 상태의 쓰레드는 CS 를 얻게 됨과 동시에 임계 영역에 들어감

void LeaveCriticalSection( LPCRITICAL_SECTION lpCriticalSection);lpCriticalSection : 반환하고자 하는 CS 의 포인터를 전달

void DeleteCriticalSection( LPCRITICAL_SECTION lpCriticalSection);

lpCriticalSection : 소멸하고자 하는 CS 의 포인터를 전달

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CRITICAL_SECTION [2]CRITICAL_SECTION [2] 동기화 예제

int sum=0;int sum1[]={1, 5};int sum2[]={6, 10};

CRITICAL_SECTION cs;

int main(int argc, char **argv) {HANDLE hThread1, hThread2;DWORD dwThreadID1, dwThreadID2;

InitializeCriticalSection(&cs);

hThread1 = (HANDLE)_beginthreadex(NULL, 0, ThreadSummation, (void*)sum1, 0, (unsigned *)&dwThreadID1);hThread2 = (HANDLE)_beginthreadex(NULL, 0, ThreadSummation, (void*)sum2, 0, (unsigned *)&dwThreadID2); if(hThread1==0 || hThread2==0) ErrorHandling(" 쓰레드 생성 오류 ");

if(WaitForSingleObject(hThread1, INFINITE)==WAIT_FAILED) ErrorHandling(" 쓰레드 wait 오류 ");


printf("main 함수 종료 , sum = %d \n", sum); DeleteCriticalSection(&cs);

return 0;}

DWORD WINAPI ThreadSummation(void *arg) { int start=((int*)arg)[0]; int end=((int*)arg)[1];

for( ; start<=end; start++) { EnterCriticalSection(&cs); sum+=start; LeaveCriticalSection(&cs);

} return 0;}

void ErrorHandling(char *message){ fputs(message, stderr); fputc('\n', stderr); exit(1);}

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CRITICAL_SECTION [3]CRITICAL_SECTION [3] 예제 실행 결과

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커널 오브젝트의 상태커널 오브젝트의 상태Mutex 기준

■ signaled 상태 – 소유가 가능한 상태■ non-signaled 상태 – 이미 소유되어진 상태

Semaphore 기준■ signaled 상태 – 세마포어 카운트가 0 이 아닌 경우■ Non-signaled 상태 – 세마포어 카운트가 0 인 경우

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Mutex [1]Mutex [1]Mutex 생성 함수

Mutex 소유 함수■ WaitForSingleObject 함수

HANDLE CreateMutex( LPSECURITY_ATTRIBUTES lpMutexAttributes, // SD BOOL bInitialOwner, // initial owner(false for signaled) LPCTSTR lpName // object name );

lpMutexAttributes : 보안 관련 특성 전달 (NULL)bInitialOwner : TRUE 가 전달되는 경우는 생성된 Mutex 의 소유자가 함수를 호출한 쓰레드를 초기화 FALSE 가 전달되는 경우 Mutex 의 소유자가 존재하지 않음 – Mutex 는 signaled 상태lpName : 생성되는 Mutex 에 이름을 줄 경우 사용되는 인자 (NULL – 이름 없는 Mutex 를 생성 )

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Mutex [2]Mutex [2]Mutex 반환 함수

Mutex 소멸 함수

BOOL ReleaseMutex( HANDLE hMutex // non-signaled -> signaled );

hMutex : 반환하고자 하는 Mutex 를 인자로 전달실제로는 Mutex 의 상태를 non-signaled 에서 signaled 상태로 바꾸는 함수

BOOL CloseHandle( HANDLE hObject); // handle to object

hObject : 소멸하고자 하는 커널 오브젝트의 핸들을 전달

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Mutex [3]Mutex [3]Mutex 의 동작

Signaled Non-SignaledMutex 생성

A-1. WaitForSingleObject 호출 후 진입 A-2. ReleaseMutex 호출 후 탈출

B-1. WaitForSingleObject 호출 후 대기

임계 영역

상태 전환

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Mutex [4]Mutex [4]Mutex 예제int number=0;HANDLE hMutex;

int main(int argc, char **argv) { HANDLE hThread1, hThread2; DWORD dwThreadID1, dwThreadID2;

hMutex = CreateMutex(NULL, FALSE, NULL);

if(hMutex==NULL){ puts(" 뮤텍스 오브젝트 생성 실패 "); exit(1); }

hThread1 = (HANDLE)_beginthreadex(NULL, 0, ThreadIncrement, (void*)thread1, 0, (unsigned *)&dwThreadID1); hThread2 = (HANDLE)_beginthreadex(NULL, 0, ThreadIncrement, (void*)thread2, 0, (unsigned *)&dwThreadID2);

if(hThread1==0 || hThread2==0) { puts(" 쓰레드 생성 오류 "); exit(1); }



printf(" 최종 number : %d \n", number);

CloseHandle(hMutex); //Mutex 오브젝트 소멸 return 0;}

DWORD WINAPI ThreadIncrement(void *arg) { int i;

for(i=0; i<5; i++) { WaitForSingleObject(hMutex, INFINITE); //Mutex 를 얻는다 . Sleep(100); number++; printf(" 실행 : %s, number : %d \n", (char*)arg, number); ReleaseMutex(hMutex);// Mutex 를 반환한다 . } return 0;}


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Mutex [5]Mutex [5] 예제 실행 결과

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Semaphore [1]Semaphore [1]Semaphore 의 특징

■ 세마포어가 0 이 되어야 세마포어 오브젝트가 non-signaled 상태가 됨

Semaphore 생성 함수HANDLE CreateSemaphore(

LPSECURITY_ATTRIBUTES lpSemaphoreAttributes, // SD LONG lInitialCount, // initial count LONG lMaximumCount, // maximum coun

t LPCTSTR lpName // object name

);lpSemaphoreAttributes : Mutex 와 마찬가지로 NulllInitialCount : Semaphore 의 생성 시 초기 값 (count 값 ) 을 설정 0 이상이고 lMaximumCount 에 전달되는 값보다 같거나 적어야 함 0 인 경우 non-signaled 상태이고 0 보다 큰 경우 signaled 상태 1 인경우 Semaphore 얻을 수 있는 상태이고 0 인 경우 Semaphore 가 누군가에게 소유된 상태lMaximumCount : 최대 카운트 값 결정 1 을 최대값으로 설정하면 바이너리 SemaphorelpName : 생성되는 Semaphore 에 이름을 줄 경우 사용되는 인자

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Semaphore [2]Semaphore [2]Semaphore 반환 함수BOOL ReleaseSemaphore( HANDLE hSemaphore, // handle to semaphore LONG lReleaseCount, // count increment amount LPLONG lpPreviousCount // previous count );

hSemaphore : 반환하고자 하는 Semaphore 의 핸들을 전달lReleaseCount : 반환한다는 것은 카운트의 증가를 의미 일반적으로 1 을 전달 최대 카운트 (Semaphore 생성 시 결정 ) 를 넘겨서 증가시킬 것을 요구하는 경우 카운트 변경없이 FALSE 만 리턴lpPreviousCount : ReleaseSemaphore 함수 호출로 변경되기 전의 카운트 값을 저장할 변수의 포인터 전달 필요 없다면 NULL 포인터 전달

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Semaphore [3]Semaphore [3]Semaphore 예제

hSem=CreateSemaphore(NULL, 0, 1, NULL); // 바이너리 세마포어 생성 . hSem2=CreateSemaphore(NULL, 0, 1, NULL);

DWORD WINAPI ThreadSend(void * arg){ int i; for(i=0; i<4; i++){ number++;

printf(" 실행 : %s, number : %d \n", (char*)arg, number); ReleaseSemaphore(hSem, 1, NULL); // hSem 세마포어 1 증가 ! WaitForSingleObject(hSem2, INFINITE); // hSem2 세마포어 1 감소 !

} return 0;}

DWORD WINAPI ThreadRecv(void * arg){ int i; for(i=0; i<2; i++){ WaitForSingleObject(hSem, INFINITE); // hSem 세마포어 1 감소 ! number--; printf(" 실행 : %s, number : %d \n", (char*)arg, number);

ReleaseSemaphore(hSem2, 1, NULL); // hSem2 세마포어 1 증가 ! } return 0;}

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Semaphore [4]Semaphore [4] 예제 실행 결과

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Event [1]Event [1]Event 의 특징

■ auto & manual-reset 모드의 커널 오브젝트의 생성이 가능Event 생성 함수

HANDLE CreateEvent( LPSECURITY_ATTRIBUTES lpEventAttributes, // SD BOOL bManualReset, // reset type, TRUE for manual-resetBOOL bInitialState, // initial state, TRUE for signaled sta

te LPCTSTR lpName // object name

);

lpEvntArrtibutes : NULL 포인터 전달bManualReset : CreateEvent 함수의 가장 중요한 전달 인자 manual-reset 모드 Event 를 생성하느냐 auto-reset Event 를 생성하느냐를 결정 TRUE 전달할 경우 manual-reset 모드의 Event 생성 – Event 가 signaled 상태에 있을 경우 ResetEvent 함수를 호출하지 않는 이상 non-signaled 상태로 돌아가지 않음을 의미 FALSE 전달할 경우 auto-reset 모드 Event 생성 – WaitForSingleObject 함수 호출이 성공적으로 끝나는 경우 알아서 non-signaled 로 변경을 의미bInitialState : TRUE 인 경우 signaled 상태의 Event 생성 , FALSE 인 경우 non-signaled Event 생성lpName : 생성되는 Event 에 이름을 줄 경우 사용하는 인자

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Event [2]Event [2]manual-reset 모드 Event 동기화 원리

Main thread Non-signaled

thread

thread

thread

1. ResetEvent

2. Signaled 상태로…

3. 모두 깨운다 !

Manual Reset Event대기 상태의 쓰레드

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Event [3]Event [3]Event 예제hThread1 = (HANDLE)_beginthreadex(NULL, 0, NumberOfA, NULL, 0, (unsigned *)&dwThreadID1);hThread2 = (HANDLE)_beginthreadex(NULL, 0, NumberOfOthers, NULL, 0, (unsigned *)&dwThreadID2);

if(hThread1==0 || hThread2==0) { puts(" 쓰레드 생성 오류 "); exit(1); }

fputs(" 문자열을 입력 하세요 : ", stdout); fgets(String, 30, stdin); SetEvent(hEvent); // Event 오브젝트를 signaled 상태로 변경



CloseHandle(hEvent); //Event 오브젝트 소멸 return 0;}

DWORD WINAPI NumberOfA(void *arg) { int i; int count=0; WaitForSingleObject(hEvent, INFINITE); //Event 를 얻는다 . for(i=0; String[i]!=0; i++) {

if(String[i]=='A') count++;

}

printf("A 문자의 수 : %d\n", count); return 0;}

DWORD WINAPI NumberOfOthers(void *arg) { int i; int count=0; WaitForSingleObject(hEvent, INFINITE); //Event 를 얻는다 . for(i=0; String[i]!=0; i++) {

if(String[i]!='A') count++;

}

printf("A 이외의 문자 수 : %d\n", count-1); return 0;}


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Event [4]Event [4]Event 예제 실행 결과

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참고문헌참고문헌 “TCP/IP 소켓 프로그래밍” , 윤성우 저

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Q & AQ & A

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