[TCP/IP 소켓 프로그래밍] 19. 윈도우즈 기반 쓰레드 동기화

※ 커널 오브젝트가 생성될 때는 non-signaled 상태에 있다가 종료하는 경우에 signaled상태로 바뀐다.

※ nonsignaled상태이면 WaitForSingleObject가 멈추고 그렇지 않으면 통과(리턴)할 수 있다.

19-1. 쓰레드 동기화 기법의 분류

프로세스 실행의 두 가지 모드

사용자 모드(User Mode)와 커널 모드(Kernel Mode)

user mode : 시스템 리소스를 제외하고 원하는대로 사용가능. 

접근할 수 있는 메모리 공간이 제한되어 있음.

물리적 영역으로 직접 접근이 허용되지 않는다.

사용자 모드 동기화 기법 : CRITICAL_SECTION 오브젝트 사용

장점 : 프로그래밍하기 수월, 속도가 빠르다.

단점 : 커널 모드 동기화 기법에 비해 제한된 기능만 가진다.

kernel mode : 시스템 리소스를 접근할 수 있지만 시스템 콜을 통해서만 운영체제에서 직접 처리한다

시스템의 모든 메모리 영역으로 접근 가능.

시스템 리소스 : 파일, 쓰레드

시스템의 안전성을 보장하기 위해서 제공

커널 모드 동기화 기법 : Event, Semaphore, Mutex (다른 프로세스에서 접근 가능)

장점 : Deadlock 문제를 막을 수 있다. 둘 이상의 프로세스 내에 존재하는 쓰레드 간의 동기화 가능. 

단점 : 실행 속도의 저하가 발생.

19-2. CRITICAL_SECTION

동기화 관련 함수

※ lpCriticalSection : CRITICAL_SECTION 변수의 포인터

CS 초기화 : void InitializeCriticalSection(LPCRITICAL_SECTION lpCriticalSection);

CS 소유(임계영역에 들어갈 때) : void EnterCriticalSection(LPCRITICAL_SECTION lpCriticalSection);

CS 반환(임계영역을 나올 때) : void LeaveCriticalSection(LPCRITICAL_SECTION lpCriticalSection);

CS 소멸 : void InitializeCriticalSection(LPCRITICAL_SECTION lpCriticalSection);

커널 오브젝트의 상태

뮤텍스

signaled 상태 -> 뮤텍스 소유가 가능한 상태

non-signaled 상태 -> 뮤텍스가 이미 가지고 있는(소유되어진) 상태

세마포어

signaled 상태 -> 세마포어 카운트가 0이 아닌 경우.

non-signaled 상태 -> 세마포어 카운트가 0인 경우.

BOOL CloseHandle(HANDLE hObject);

커널 오브젝트 객체를 소멸한다. 참조카운트 1 감소.

19-3. Mutex(Mutual Exclusion)

HANDLE CreateMutex(

    LPSECURITY_ATTRIBUTES lpMutexAttributes,

    BOOL bInitialOwner,

    LPCTSTR lpName

);

뮤텍스 객체를 생성하고 참조카운트 1 증가.

리턴 : 성공시 생성된 Mutex 오브젝트 핸들, 실패시

lpMutexAttributes : 보안설정

bInitialOwner : false는 signal, true는 non-signal상태로

lpName : 객체 이름

※ WaitSingleObject함수는 뮤텍스를 가져오는(lock) 함수

BOOL ReleaseMutex(

    HANDLE hMutex

);

Mutex를 돌려주는(unlock)하는 함수.

리턴 : 성공시 TRUE 실패시 FALSE

non-signaled -> signaled

Mutex를 통한 쓰레드 동기화

19-4. Semaphore

세마포어가 0이 되어야 세마포어 오브젝트 non-signaled 상태가 된다.

HANDLE CreateSemaphore(

    LPSECURITY_ATTRIBTE lpSemaphoreAttributes,

    LONG lInitialCount,

    LONG lMaximumCount,

    LPCTSTR lpName

);

세마포어 객체를 생성하고 참조카운트 1 증가.

리턴 : 성공시 생성된 Mutex 오브젝트 핸들, 실패시

lpMutexAttributes : 보안설정

lInitialCount : 초기 세마포어값.

lMaximumCount : 세마포어의 최대값.

lpName : 객체 이름

※ WaitForSingleObject는 세마포어 값을 감소시킨다. signaled상태 -> nonsignaled상태로

BOOL ReleaseSemaphore(

    HANDLE hSemaphore,

    LONG lReleaseCount,

    LPLONG lpPreviousCount

);

리턴 : 성공시 TRUE, 실패시 FALSE

hSemaphore : 세마포어의 핸들.

lReleaseCount : 세마포어 값을 증가시킬 크기

lpPreviousCount : 이 함수를 호출하기 전에 카운트 값을 저장할 수 있다.

19-5. Event

Event 특징 : auto & manual-reset 모드의 커널 오브젝트의 생성이 가능하다.

※ 대기 중에 있는 쓰레드들을 한꺼번에 깨울 수 있다. (장점)

HANDLE CreateEvent(

    LPSECURITY_ATTRIBUTES lpEventAttributes,

    BOOL bManualReset,

    BOOL bInitialState,

    LPCTSTR lpName

);

이벤트를 생성한다.

리턴 : 성공시 생성된 Event 오브젝트 핸들. 실패시 NULL

lpEventAttributes : 보안설정

bManualReset : TRUE면 manual-reset 모드의 이벤트 생성. 

bInitialState : TRUE면 signaled 상태의 이벤트 생성, FALSE면 non-signaled 상태의 Evenet가 생성

lpName : Event에 이름을 준다.

manual-reset 모드 Event 동기화 원리

1. hEvent = CreateEvent(NULL, TRUE, FALSE, NULL); -> 쓰레드 생성하면 대기상태로 생성.

2. SetEvent(hEvent);

3. NumberOfA, NumberOfOthers가 수행됨.