[TIL] Thread 개념 정리

1. 아침 문제 풀이

1. 26069번 - 붙임성 좋은 총총이

import sys

N = int(sys.stdin.readline())

dance = {'ChongChong' : 1}
for _ in range(N) :
    a, b = sys.stdin.readline().split()
    # 두 사람 중 한 사람만 춤을 추고 있는 경우를 나눠 dance 목록에 저장
    if a in dance and b not in dance:
        dance[b] = 1
    elif a not in dance and b in dance :
        dance[a] = 1

print(len(dance))

가볍게 Dictionary를 이용해 푼 문제

 

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2. Thread

어떠한 프로그램 내에서, 특히 프로세스 내에서 실행되는 흐름의 단위
프로세스의 context 내에서 돌아가는 논리흐름

< 참고 > https://ko.wikipedia.org/wiki/스레드_(컴퓨팅)

• 하나의 프로세스에 여러 개의 스레드가 돌아갈 수 있다.
  • 하나 이상의 실행 지점을 가지고 있다.
  • 독립적으로 불러 들여지고 실행될 수 있는 여러 개의 PC값을 가진다.
• 커널에 의해서 자동으로 스케줄된다.
• 고유의 정수 스레드 Id(TID), 스택, 스택 포인터, PC, 범용 레지스터 등으로 구성
• 한 개의 프로세스 내에서 돌고 있는 모든 스레드는 이 프로세스의 전체 가상 주소 공유
  • 코드 영역, 데이터 영역, 운영체제 자원 공유
  • 동일한 값에 접근 가능하다.
• 하나의 프로세스에 연계된 스레드들은 피어들의 풀을 구성하고 독립적으로 다른 스레드에 의해서 생성

스레드 문맥 전환

기본 스레드 구조

 

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1. Thread Pool

작업 처리에 사용되는 스레드를 제한된 개수만큼 정해 놓고 작업 큐(Queue)에 들어오는 작업들을 하나씩 스레드가 맡아 처리하는 것
즉, 이는 관리 프로그램에 의해 동시 실행을 위해 작업이 할당되기를 기다리는 여러 스레드 유지
작업을 기다리는 스레드들의 집합이라고 할 수 있다.

https://en.wikipedia.org/wiki/Thread_pool

• 프로그램 성능 저하 방지
  • 스레드를 생성/수거하는데 따른 부담은 프로그램의 전체적인 성능을 저하
• 다수의 사용자 요청을 처리
  • 병목현상이 발생하는 I/O 작업, 데이터베이스 작업에서 주로 사용
  • 스레드가 아무리 빨리 생성되더라도 시스템 스케줄러에 의해 우선순위를 할당받아야 한다.

< 참고 >

🔗 https://velog.io/@hyunmoo0_0/스레드풀Thread-pool

🔗 https://velog.io/@haero_kim/Java-Thread-Pool-개념과-동작원리

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2. multi thread

하나의 응용프로그램을 여러 개의 스레드로 구성하고, 각 스레드로 하여금 하나의 작업을 처리

< 참고 > https://ko.wikipedia.org/wiki/멀티스레딩

다중 스레드

•  장점
  • 멀티 프로세스보다 적은 메모리 공간 차지 - 공유하는 부분이 존재하므로
  • 문맥전환(Context Switch)이 빠르다
    • Thread Control Block(TCB) : 스레드 제어 블럭
  • 공유 자원이 존재하여 통신 부담이 적다
  • 하나의 스레드가 일시 봉쇄되어도 다른 스레드는 수행을 계속 할 수 있으므로 사용자 응답성이 증가한다.
• 단점
  • 스레드간 자원을 공유하기 때문에 하나의 스레드만 오류로 종료되어도 전체 스레드가 종료될 수 있다.
  • 동기화 문제 : 동일한 자원을 동시에 접근하는 작업을 실행

우리가 예상한대로 실행되면 올바른 값이 나온다.

실제로 두 스레드가 있을 때 어떤 스레드가 먼저 실행될지는 보장이 되지 않는다.

동시에 i 값에 접근을 했을 경우 원하는 값을 얻을 수 없다.

❗️경쟁 조건(race condition)❗️

둘 이상의 입력 또는 조작의 타이밍이나 순서 등이 결과값에 영향을 줄 수 있는 상태

위의 이미지와 같이 스레드의 실행 조건에 따라 결과가 다르게 나올 수 있는 문제

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3. 경쟁조건 해소하기

1. Lock(하드웨서 기반)

    : 공유 자원에 접근하는 프로세스는 Lock을 획득하고, 수행 후 접근을 빠져나올 때, Lock을 반납

2. Semaphores(소프트웨어 기반)

두 개의 원자적 함수로 조작되는 정수 변수
원자적이므로 한 프로세스(또는 스레드)에서 세마포어 값을 변경하는 동안 다른 프로세스가 동시에 이 값을 변경해서는 안 된다.
식사하는 철학자들 문제를 해결하는 고전적인 방법

< 참고 > https://ko.wikipedia.org/wiki/세마포어

• counting semaphore : 가용 자원의 개수로 초기화되어 자원을 사용할 때마다 세마포가 감소하고 방출하면 세마포는 증가
• binary semaphore : 세마포어 값으로 0 또는 1을 가져 한 개의 스레드만 접근할 수 있다.

❗️교착상태(Deadlock)❗️

프로세스(스레드)가 자원을 얻지 못해 다음 처리를 하지 못하는 상태
 시스템적으로 한정된 자원을 여러 곳에서 사용하려고 할 때 발생

교착 상태 예시

 

< 참고 >

🔗 https://student513.tistory.com/74

🔗 https://jwprogramming.tistory.com/12