CSAPP 12장- Concurrent Programming

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12장 동시성
- 느린 IO디바이스 접근하기
- 사람들과 상호작용
- 작업 지연시켜서 시간지연을 줄이기(coalscing같은거 나중에 백에서 하기)
- 다수의 네트워크 클라이언트 처리
- 멀티코어 머신에서 병렬로 계산하기
- 프로세스
- I/O다중화
- 쓰레드(12장 뒷부분, 쓰레드를 병렬로 처리하는 법)
- 12.1 프로세스를 사용한 concurrent programing
  - (1단계)
    - 부모와 자식 관계임
  - (2, 3단계)
    - 부모가 연결식별자의 자신만의 사본을 닫는 것은 매우 중요하다
    - 포크뜨고 내꺼 닫는다(connection descriptor 여러개면 연결이 여러개 되니까)
  - (4단계)
    - 1,2,3,4단계 완료!!
  - 서버들은 대개 장시간 돌아가니까 SIGCHILD 핸들러로 따로 관리를해야함
    - 포크를 뜬 녀석(자식)들은 SIGCHILD 핸들러 관리대상으로 들어가게 됨
- 12.1.2 프로세스의 장단점
  - 프로세스가 많아지는게 장점이자 단점임
  - 문제생기면 단일프로세스 처리해주면 되지만, 다른 프로세스들이 죽어있는지 살아있는지 알 수 없다.
  - 그러니까 IPC를 만들어서 서로 상태를 공유하자!! 그런데 IPC때문에 조금 느려짐
- 12.2 I/O다중화를 이용한 동시성 프로그래밍
  - 여러 I/O디바이스가 있으면 동시에 들어온 신호들을 한번에 처리해줄 수 없음
  - 프로세스는 여러개 프로세스를 쭉 만듬, 하지만 이거는 하나의 프로세스에서 처리해줌
  - 프로세스 안에, 각자 I/O디바이스에 대한 상태머신이 있음
  - 어려움… (성훈형: 나중에 좀더… 보자…)
- 12.2.2 I/O다중화의 장단점
  - 데이터공유가 쉬움
  - 코딩복잡도가 높아짐
- 12.3 쓰레드를 이용한 동시성 프로그래밍
  - 프로세스 안에서 동작하는거
    - 단일쓰레드, 다중쓰레드가 있음
    - 공유하는 자원이 있고, 별도의 자원이 있음
  - 프로세스경우에는 각자의 개별자원을 들고있지만, 쓰레드같은경우에는 공유하는 자원도있고 별도의 자원이 있다는 뜨싱ㅁ
    - 스택이랑 PC는 별도로 쓰고,
    - 힙, 라이브러리코드, 데이터영역 등은 같이 공유함
  - 프로세스 하나로 돌릴거를, 쓰레드 써서 여러개에서 돌릴수 있다!! 이런 개념임
  - 12.3.1 쓰레드 실행 모델
    - 메인쓰레드 하나 만들고, 개가 동료 쓰레드를 만듬
    - 아까는 부모자식 관계였지만, 여기서는 동료(peer) 쓰레드를 만듬
    - 자신의 피어를 모두 죽이거나, 자신의 피어들이 종료하는것을 기다릴 수 있음
    - 피어는 동일한 고유데이터(위에서 말했던, 힙, 라이브러리 등)를 읽고 쓸 수 있다
    - 피어에서도 메인 종료 가능, 메인에서도 피어 종료 가능
  - 12.3.2 Posix 쓰레드
    - POSIX는 IEEE가 제정한 유닉스의 애플리케이션 프로그래밍 인터페이스 (API) 규격
    - Posix쓰레드는C프로그램에서쓰레드를조작하는표준인터페이스다
- 12.4 쓰레드 프로그램에서 공유 변수
  - 12.4.1 쓰레드 메모리 모델
  - 12.4.2 변수들은 메모리로 매핑하기
    - 전역변수는 당연히 공유가 가능할테고,
- 12.4.3 공유 변수
  - 공유를 보여주는 프로그래밍
  - 위 그림에서 ptr과 msg.m만 공유변수임
  - ptr[myid] ← 공유변수임 메인함수에서도 쓰이고 다른데서도 쓰인다 어쩐다 함
- 12.5 세마 포어로 쓰레드 동기화하기
  - A, B, C 가 쓰레드 중
    - 한 변수를 여러 쓰레드에서 동시에 써버리면 혼란스러움
    - 한 변수는 한 쓰레드에서만 돌아가고 있어야 함
    - 다익스트라가 세마포어 개념을 만듬
  - 쓰레드 코드설명
  H,L,U,S 순서대로 움직여야함, 하지만 (b)에서는 HLUH 로, H가 침범해버림…ㄷ
  - 그래서!! 세마포어!!
    - 그래프에서 HLU하다가 갑자기 Unsafe region에 들어가버림
    - critical region(=unsafe region)
- 12.5.2 세마포어의 핵심
  - P, V(중요중요중요중요함)
  - P(s)
    - 0이 아니면 S감소
    - 0이면, V가 시작될 때 까지 기다림
  - V(s)
    - P 깨워줌, S를 1 증가시킴
  - 화장실칸 비어있으면 1, 아니면 0, 그리고 새로운 P가 왔는데 자리가 없으면 기다림(자고있음)…. 화장실 한칸 다쓰고 나옴(화장실 쓰고 나오는게 V임)
  - 그래서 화장실(s)는 0,1,0,1,0,1만 반복됨. 모든 화장실(s)가 꽉차있으면 새로운 프로세스는 잠자는거임(기다림), 똥 다싸면 깨워줌
  - 세마포어 불변성:
    - 0, 1의 값밖에 가질 수 밖에 없다
    - unsafe region은 그래서 -1임, s가 -1이 되면 침범당한거임
  - 세마포어의 기본 모양
- 12.5.4 세마포어를 이용한 공유자원 스케줄링
  - 화장실의 세면대의 경우 1개이지만 여러명이 공유해야함
  - 이때 세마포어 개념이 또 들어갈 수 있음
  - 생산자- 소비자 문제
    - 비디오 인코딩 디코딩
    - 비디오를 인코딩해서 버퍼에 냅두면, 소비자가 그 인코딩된거를 들고 나갈 수 있음
    - 이것도 세마포어로 풀 수 있음(세마포 3개)
    - 붕어빵 비유
      - 붕어빵 틀이 필요
      - 공유자원(팥 밀가루 물 쓸거야)
      - 팥 밀가루 쓰는거
      - 붕어빵 다 만들고나면, 버퍼에 붕어빵 쌓아둠, 그럼 소비자가 또 가져감
        
        생산할때도 semaphore개념이 들어가고, 소비할 때도 semaphore개념이 들어감
  - 읽기-쓰기 문제
    - reader는 많을 수 있되, writer는 딱 한명만 할 수 있게
    - 티켓팅임
    - reader를 먼저 할껀가, writer를 먼저할것인가
    - writer코드는 엄청 간단함
    - reader 코드
- 12.6 병렬성을 위해서 쓰레드 이용하기(Using Threads for Parallelism)
- 12.7 다른 동시성 이슈(Other Concurrency Issues)
- 12.8 요약
- 추가내용