[C# 서버] Context Switching

📄 Context Switching

이전 글에서 스핀락에서는 스레드가 락 획득을 위해 while() 문에서 획득하기 전까지 무한반복하여 획득을 얻고자 한다는것을 다뤘습니다. 하지만 획득을 위한 무한루프는 큰 낭비이며, 이것을 개선하고자 다른 스레드에게 자원을 나눠줄 수 있습니다.

 

비슷한 세가지의 방법을 다루며, 스레드의 작업을 쉬고, 다른 스레드에게 남은 자원을 할당하여 작업하게 하는것을 Context Switching이라고 합니다.

 

Context Switching은 무한반복하여 획득을 얻고자하는 스레드가 있을때, 다른 스레드가 작업을 할 수 있도록 하는 장점을 가지고 있지만, Context Switching을 하기위한 작업이 적은 비용이 아니기때문에 이러한 문제를 충분히 고려해야합니다.

무조건적으로 다른 스레드에게 자원을 넘겨주는것으로 생각하지 말아야하며, 장단점이 뚜렷한 방법입니다.

 

📑 SpinLock, Context Switching

namespace ServerCore
{
    class SpinLock
    {
        private volatile int mLocked = 0; //0: Unlocked, 1: Locked

        public void Acquire()
        {
            while(true)
            {
                /*
                매개 변수
                            location1   comparand 값과 비교되어 value로 바뀔 수 있는 값을 가진 대상입니다.
                            value       비교 결과가 같은 경우 대상 값을 바꿀 값입니다.
                            comparand   location1의 값과 비교할 대상입니다.

                반환
                            location1의 원래 값입니다.
                */
                //리턴값이 0일경우, 언락 상태기에 1로 바꿔 다른스레드에서 사용할 수 없게 한다
                //리턴값이 1인경우, 이미 언락 상태이기에 값은 변하지 않음

                int expected = 0; //잠겨져있지 않을때 나올 값
                int desired = 1; //잠궜을때 설정할 값

                if (Interlocked.CompareExchange(ref mLocked, desired, expected) == expected) { break; }

                //무조건 휴식(앙보)
                //운영체제에서 스케쥴러가 1ms에 가깝게 알아서 쉬도록 한다
                //무조건 1ms이지는 않음
                //Thread.Sleep(1);

                //조건부적으로 양보를 시도
                //자신보다 우선순위가 낮은 대상에게는 양보 불가
                //나보다 같거나 높은 스레드가 없다면, 현재 스레드가 계속 실행됨
                //Thread.Sleep(0);

                //무조건적 양보를 시도
                //현재 ready 상태인 스레드가 있는지 확인 후, 해당 스레드로 전환
                //ready 상태인 스레드가 없으면 현재 스레드가 계속 실행됨
                Thread.Yield(); 
            }
        }

        public void Release()
        {
            mLocked = 0;
        }
    }

    class Program
    {
        static int number = 0;
        static SpinLock spinLock = new SpinLock();

        static void Thread1()
        {
            for(int i = 0; i < 1000000; ++i)
            {
                spinLock.Acquire();
                number++;
                spinLock.Release();
            }
        }

        static void Thread2()
        {
            for (int i = 0; i < 1000000; ++i)
            {
                spinLock.Acquire();
                number--;
                spinLock.Release();
            }
        }

        static void Main(string[] args)
        {
            Task task1 = new Task(Thread1);
            Task task2 = new Task(Thread2);

            task1.Start();
            task2.Start();

            Task.WaitAll(task1, task2);

            //예상되는 출력은 0
            Console.WriteLine(number);
        }
    }
}

 

 

Thread.Sleep(1);
Thread.Sleep(0
Thread.Yield();

• 여기서는 세 가지의 방법으로 사용이 가능합니다.
• 이 세 가지는 동작 결과는 같지만, 조금씩 차이가 존재합니다.

 

Thread.Sleep(1);

• 무조건적으로 스레드를 휴식(앙보)시킵니다.
• 운영체제에서 스케쥴러가 인자인 1ms에 가깝게 알아서 쉬도록 합니다.
• 입력값과 동일한 1ms로 쉬지는 않습니다.

 

Thread.Sleep(0);

• 조건부적으로 양보를 시도합니다.
• 자신보다 우선순위가 낮은 대상에게는 양보 불가합니다.
• 나보다 같거나 높은 스레드가 없다면, 현재 스레드가 계속 실행됩니다.

 

Thread.Yield();

• 무조건적 양보를 시도합니다.
• 현재 ready 상태인 스레드가 있는지 확인 후, 해당 스레드로 전환됩니다.
• 하지만 현재 ready 상태인 스레드가 없으면 현재 스레드가 계속 실행됩니다.