code review

코드리뷰를 했는데 신기하게 작성하신 부분이 있었다.
이 부분을
if (!strcasecmp(method, "GET") == 0 || strcasecmp(method, "HEAD" == 0
아래와 같이 작성하셨다.
if (strcasecmp(method,"GET") && strcasecmp(method, "HEAD"))

처음엔 && 연산자라 참이 되려면 method가 GET이면서 HEAD여야 하는 것 아닌가라고 생각했는데 내 생각은 틀렸었다.

만약에 'POST'가 메소드로 들어오면 && 연산자 앞에도 참, 뒤에도 참이 되어 조건문이 돌아가게 된다.

그런데 논리조건 (~A)v(~B)는 ~(A^B)이므로 !(A|B) = A&B 이라는게 조금 이해되지 않는 부분이 있다. 뒷 부분이 !(A&B)가 아니라 A&B여도 가능하다는게 의아하다.

과제 introduction 읽기

https://casys-kaist.github.io/pintos-kaist/project1/introduction.html

[한국어 번역]
https://yjohdev.notion.site/PROJECT-1-THREADS-cf2a6ae9d6294141b48c8608f118e89c

[요약]

• 쓰레드가 생성될 때 스케줄링의 대상이 되는 새로운 context가 생성된다.
• 이 문맥에서 어떤 함수를 실행하고자 하는 경우 thread_create()의 인자로 실행하고자 하는 함수를 넣으면 된다.

csapp

Application-level concurrency is useful in many ways

Concurrency: 여러 계산을 동시에 수행하는 시스템 특성

• Accessing slow I/O devices - 애플리케이션이 디스크와 같이 느린 I/O 장치로부터 데이터를 기다릴 때, 커널은 다른 프로세스를 실행해서 CPU를 바쁘게 유지한다.
• Interacting with humans - 문서를 인쇄하는 동안 창의 크기를 조절하는 것.
• Reducing latency by deferring work - 때로 애플리케이션은 어떤 특정 연산의 지연 속도를 줄이기 위해 병행성을 사용할 수 있다.
• Servicing multiple network clients - concurrent server를 통해 한번에 여러 클라이언트를 서비스 할 수 있는 서버를 구축할 수 있다. 서버는 각 클라이언트에 대해 각각의 로지컬한 플로우를 생성한다.
• Computing in parallel on multi-core machines - concurrent 플로우로 분할된 애플리케이션은 종종 단일 코어 프로세서의 머신보다 멀티코어 머신에서 훨씬 빠르게 실행됨.

Three basic approaches for building concurrent programs

1. Processes
   concurrent 프로그램을 만들기 위한 프로세스 접근방식은 논리적 제어 흐름이 커널에 의해 예약/유지 되기 때문에 프로세스는 별도의 가상주소 공간을 가진다. 따라서, 서로 통신하기 위해서는 명시적인 interprocess communication (IPC) 메카니즘을 사용해야만 한다.

2. I/O multiplexing
   이 접근 방식은 애플리케이션이 싱글 프로세스에서 각 로지컬 플로우를 명시적으로 스케줄하는 방식이다. 프로그램이 하나의 프로세스이기 때문에 모든 flow는 동일한 주소 공간을 공유한다.

3. Threads
   스레드는 커널에 의해 스케줄되고 하나의 프로세스 컨텍스트에서 실행된다. I/O 다중화처럼 동일한 가상 주소 공간을 공유한다.

OSTEP

4. Processes

• 프로세스 : 프로그램이 실행되는 상태. 하나의 프로그램에서 여러개의 프로세스 생성 가능. 코드는 스택자료구조.
• 시분할 기법 : 자원 공유를 OS가 사용하는 가장 기본 기법 중 하나. 소수의 CPU로 여러 개의 가상 CPU가 존재하는 듯한 효과를 냄으로써 원하는 수 만큼 프로세스를 동시에 실행할 수 있게 한다. -> CPU를 공유하기 때문에 각 프로세스의 성능은 낮아지게 된다.
• 매커니즘 : 필요한 기능을 구현하는 방법이나 규칙을 의미한다. OS에서 CPU 가상화를 잘 구현하기 위해 사용하는 저수준 도구.
• 하드웨어 상태: 프로그램이 실행되는 동안 하드웨어 상태를 읽거나 갱신할 수 있다.
• 프로세스의 하드웨어 상태 중 가장 중요한 구성요소는 메모리. 명령어도 데이터도 메모리에 저장된다. 프로세스가 접근할 수 있는 메모리 is called 주소 공간(address space)
• 프로세스의 하드웨어 상태의 다른 구성요소 is register. 특별한 registers : 프로그램 카운터(PC, 프로그램의 어느 명령어가 실행 중인지 알려줌. aka 명령어 포인터(IP))
• 프로그램은 영구 저장장치에 접근하기도 한다.

[프로세스 기본 기능]

• 생성 : 운영체제는 새로운 프로세스를 생성할 수 있는 방법을 제공해야 함.
• 제거 : 강제로 제거할 수 있는 인터페이스도 제공해야함.
• 대기 : 때로 어떤 프로세스의 실행 중지를 기다릴 필요가 있기 때문에 여러 종류의 대기 인터페이스 제공해야함.
• 각종 제어(Miscellaneous Conrol) : 일시정지/재개 기능.
• 상태 : 프로세스 상태 정보를 얻어내는 인터페이스 제공 해야함(상태정보에 얼마동안 실행되었는지 프로세스가 어떤 상태에 있는지 등).

4.3 process 생성

OS가 프로세스 생성할 때 해줘야 하는 작업들

1. 코드와 정적데이터를 메모리의 프로세스 주소 공간에 load
   
   초기 OS들은 프로그램 실행 전에 코드와 데이터를 모두 메모리에 직접 load하였지만 현대 OS들은 이 작업을 늦춘다. 즉, 프로그램을 실행하면서 필요한 부분만 필요할 때 메모리에 탑재한다. 이와 관련 된 기법이 paging과 swapping이다.

2. OS allocates stack memery for 정적 데이터 and heap memory for 동적 할당

3. 입출력 셋업
   OS initializes File Descriptor for I/O tasks. 파일 디스크립터는 표준 입력, 표준 출력, 표준 에러를 기본적으로 가짐.

여기까지 하면 운영체제는 프로그램 실행을 위한 준비를 마침 -> main() 루틴으로 분기함 -> OS는 CPU를 새로 생성된 프로세스에게 넘김 -> 프로세스 시작

4.4 process 상태

1. 신규 new - 프로세스가 생성 중
2. 준비 ready - 프로세스가 설정되어 대기 중
3. 실행 running - 프로세스 실행 중
4. 대기 waiting - 프로세스가 이벤트 발생을 대기 중
5. 종료 terminated - 프로세스가 실행을 종료

4.5 process의 자료구조

• 프로세스 리스트 for each 실행중인 프로세스, 준비중인 프로세스, 대기중인 프로세스.
• 레지스터 자료구조는 프로세스가 중단되었을 때 해당 프로세스의 레지스터 값들을 저장함. 나중에 다시 재개할 때는 이 레지스터의 값들을 복원하는데 이를 문맥 교환(context switch)라 함.
  

4.6 프로세스 제어 블록(PCB)

• 특정 프로세스에 대한 변화하는 모든 정보를 가진 데이터 블록
• 프로세스가 문맥 교환을 할 때에 프로세스의 상태를 프로세스 제어 블럭(process control block, PCB) 에 저장함
  
  위의 그림에 나와있는 구성 외에도 우선순위를 위한 스케줄링 정보도 PCB에 있다.

4.7 프로세스 스케줄링

• 스케줄링 큐 : 스케줄링을 위해서 PCB들이 연결되는 큐가 필요함

큐의 종류

* 작업 큐(job queue) : 프로세스가 시스템에 들어가면 작업 큐에 입력
* 준비 큐(ready queue) : 주기억 장치에 상주하면서 준비 상태에서 실행을 기다리는 프로세스들로 구성
* 장치 큐(device queue) : 특정 입출력 장치를 대기하는 프로세스들의 리스트

4.8 프로세스간 통신(IPC)

• 프로세스들간의 관계는 독립적이거나 또는 협동적임

  • 독립적인 경우 다른 프로세스의 영향을 받지 않음/주어진 초기 치에 대해 항상 같은 결과를 도출
  • 협동적인 경우 다른 프로세스에게 영향을 주거나 받음

• 협동 프로세스가 필요한 이유: 정보 공유, 연산속도 증가, 모듈성

• 협동 프로세스는 프로세스간 통신과 동기화 매커니즘 필요
  

• 메세지 전달 시스템의 기본 구조

  • 두 가지 연산 : send/receive
  • 통신 연결을 설정하고 send/receive를 통해 메세지 교환

4.9 공유 메모리 시스템

• 통신을 위해 프로세스 사이의 공유 메모리 영역 구축
  • 일반적으로 OS는 한 프로세스가 다른 프로세스의 메모리에 접근하는 것을 금지
  • 둘 이상의 프로세스가 위의 제약 조건을 제거하는 것에 동의
  • 여러 개의 프로세스 들이 동시에 동일한 위치에 쓰지 않도록 관리(임계영역 문제)
• 생산자/소비자 문제(e.g. 입력기/출력기)
  • 생산자의 속도와 소비자의 속도는 서로 독립적이므로 버퍼가 필요
    
  • 여기서 발생하는 또다른 문제는 (a)일 때 생산자가 채우려하거나 (c)일때 소비자가 꺼내려 할 때이다.

26. Concurrency and Threads

프로세스가 문맥 교환을 할 때에 프로세스의 상태를 프로세스 제어 블럭(process control block, PCB) 에 저장하듯이 프로세스의 쓰레드들의 상태를 저장하기 위해서는 하나 이상의 쓰레드 제어 블럭(TCB)이 필요함

차이점은 프로세스 경우와 달리 쓰레드 간의 문맥 교환에서는 주소 공간을 그대로 사용한다는 것이다.(사용하던 페이지 테이블을 그대로 사용함)

• 단일 쓰레드 프로세스에서는 스택이 하만 존재함 but 멀티 쓰레드 프로세스에서는 쓰레드마다 스택이 할당되어 있음
  (각 쓰레드가 독립적으로 실행됨)
  
  왼쪽은 싱글 쓰레드, 오른쪽은 멀티 쓰레드

병행성과 관련된 용어

• 임계 영역(critical section) : 보통 변수나 자료구조와 같은 공유자원을 접근하는 코드의 일부분을 말한다.
• 경쟁조건(race condition) : 멀티쓰레드가 거의 동시에 임계 영역을 실행하려고 할 때 발생한다. 공유 자료 구조를 모두가 갱신하려고 시도한다면 깜짝 놀랄 의도하지 않은 결과를 만든다.
• 비결정적(indeterminate) : 프로그램의 결과가 실행할 때마다 다르다. 왜냐하면 프로그램 경쟁조건을 포함하여 각 쓰레드가 실행된 시점에 의존하기 때문이다.
• 비결정적인 문제를 회피하기 위해 상호배제 라는 기법을 사용해서 하나의 쓰레드만이 임계 영역에 진입할 수 있도록 보장한다.

쓰레드

모든 프로세스가 쓰레드를 포함하는 것은 아니다. 프로세스는 경량 프로세스와 중량 프로세스로 나뉜다.

• 프로세스에서 실행 제어만 분리한 실행 단위 : 경량 프로세스
• 쓰레드를 포함하는 프로세스 : 중량 프로세스

쓰레드가 왜 필요한가? 문맥 교환이 용이하지 않은 자원들을 공유하기 위해서 !

메모리 및 일부 주변 장치는 문맥 교환에 과다한 시간을 소비하기 때문에 쓰레드를 이용하여 문맥 전환에 용이하다.

쓰레드는 결국 자원을 공유하기 위함이라서 한 프로세스에서 다른 프로세스로 제어가 넘어가면 이들의 자원이 바뀌므로 초기화된다.

쓰레드의 장점

• 사용자에 대한 응답성 증가
• 자원과 메모리 공유 가능(IPC 프로그램 용이)
• 경제성 - 자원 할당 개수를 줄이고 문맥교환 오버헤드를 줄인다
• 다중 프로세서 구조 활용 가능