실용주의 프로그래머 Day6

HYl·2022년 3월 29일

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실용주의 프로그래머

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DAY 6

오늘 읽은 범위 : 6장 동시성

책에서 기억하고 싶은 내용을 써보세요.

동시성 (Concurrency)

둘 이상의 코드 조각이 실행될 때 동시에 실행 중인 것처럼 행동하는 것이다
- ‘병렬성 parallelism’ 이란 실제로 동시에 실행되는 것이다.
파이버(fiber), 스레드, 프로세스 등을 사용하여 동시성을 구현한다.
- 실행 중에 코드의 다른 부분으로 실행을 전환할 수 있는 환경에서 코드를 구동해야 한다.
병렬성을 얻으려면 두 가지 일을 동시에 할 수 있는 하드웨어가 필요하다.
- CPU 하나에 있는 여러 개의 코어일 수도 있고, 컴퓨터 한 대에 있는 여러 CPU이거나 아니면 네트워크로 연결된 여러 대의 컴퓨터일 수도 있다.

모든 일에 동시성이 있다

시스템의 규모가 어느 정도를 넘어가면 동시성을 고려하지 않고 코드를 작성하기란 거의 불가능하다.
여러분의 애플리케이션이 실제 세상을 다루기 원한다면 동시성은 필수다. 세상은 비동기적 이기 때문이다.
동시성이나 병렬성을 지원하는 코드를 쓰는 건 왜 그렇게 어려울까?
- 프로그래밍을 순차적 시스템으로 배워서다.
- 동시에 두 가지 일이 일어날 수 있으면 골칫거리로 변해서다.
- 가장 큰 문제는 ‘공유 상태 shared state’다.

동시성의 해결 방안 중 액터(actor) 모델 이 있다, 액터 모델에서는 프로세스들이 독립적으로 수행되며 서로 데이터를 공유하지 않는다.

시간적 결합 (temporal coupling) 깨트리기

시간에는 우리가 신경 써야 할 측면이 두 가지 있는데, 동시성 (동시에 일어나는 일들)과 순서 (시간의 흐름 속에서 일들의 상대적인 위치) 다.

그렇게 함으로써 유연성도 얻을 수 있고, 작업 흐름 분석과 아키텍처, 설계, 배포와 같은 개발의 여러 측면에서 시간과 관련된 의존성도 함께 줄일 수 있다. 결과적으로 분석하기 더 쉽고 응답속도도 더 빠르며 더 안정적인 시스템을 만들 수 있을 것이다.

동시성 찾기

작업 흐름 분석으로 동시성을 개선하라.
- 활동 다이어 그램, activity diagram 같은 표기법을 사용해서 작업 흐름을 기록하는 것이 한 방법이다.
활동 다이어그램을 사용하면 동시에 수행할 수 있는데도 아직 동시에 하고 있지 않은 활동들을 찾아내서 병렬성을 극대화할 수 있다.

동시 작업의 기회

활동 다이어그램은 동시에 작업할 수 있는 부분들을 보여 준다. 하지만 진짜 로 동시에 하는 것이 좋은지는 알려주지 않는다.
동시성을 고려한 설계 가 필요하다.

병렬 작업의 기회

일반적인 형태는 커다란 작업을 독립적인 부분들로 쪼개서 병렬로 각각 처리한 다음, 결과를 합치는 것이다.
- 이런 방식 덕분에 모든 가용 코어를 활용한 빠른 컴파일이 가능하다.

기회를 찾아 내는 것은 쉽다

동시 작업이나 병렬 작업을 해서 이득 을 볼 수 있는 부분을 찾았다. 이제 어려운 부분이 남았다. 어떻게 안전하게 구현 할 수 있을까?

공유 상태는 틀린 상태

두 프로세스가 같은 메모리 영역에 쓰기가 가능하다는 점이 아니다. 문제는 어느 프로세스도 자신이 보는 메모리가 일관되어 있음을 보장할 수 없다는 점

세마포어 및 다른 상호 배제 방법

세마포어, semaphore는 단순히 한 번에 한 사람만이 가질 수 있는 무언가다.
코드로 살펴보면, 전통적으로는 세마포어를 획득하는 작업을 ‘P’로, 반환하 는 작업을 ‘V’로 불렀지만,4 요즘은 ‘잠금lock/잠금 해제unlock’, ‘획득claim/반환 release’ 등으로 부른다.

case_semaphore.lock()

if display_case.pie_count > 0
	promise_pie_to_customer()
    display_case.take_pie()
	give_pie_to_customer()
end

case_semaphore.unlock()

세마포어를 확보한 쪽은 평소처럼 계속 진행한다. 세마포어를 얻지 못한 쪽은 세마포어를 얻을 수 있을 때 까지 멈춰 있는다. 즉, 기다린다.
여기서 문제점은 뭘까 ?
- 가장 큰 문제는 진열장에 접근하는 모든 사람이 빠짐없이 세마포어를 사용해야만 제대로 동작한다는 것이다. 만약 누군가가 깜빡한다면, 다시 말해서 어떤 개발자가 약속을 지키지 않는 코드를 쓴다면 다시 혼돈에 빠진다.

리소스를 트랜잭션으로 관리하라

현재의 설계가 미흡한 것은 진열장 사용을 보호할 책임을 진열장을 사용하는 사람에게 전가하기 때문이다.
- 제어를 중앙 으로 집중시키자.

트랜잭션이 없는 갱신

수정 가능한 리소스를 공유하는 애플리케이션 코드 어디에서나 동시성 문제가 발 생할 수 있다.
불규칙한 실패는 동시성 문제인 경우가 많다.

그 밖의 독점적인 접근

대부분의 언어에는 공유 리소스에 독점적으로 접근하는 것을 도와주는 라이브러리가 있다.
- 상호 배제 ( mutual exclusion )를 의미하는 뮤텍스 ( mutex )라고 부르기도 하고, 모니터 ( monitor )나 세마포어라고 부르기도 한다.
언어 자체에 동시성 지원이 들어 있는 언어도 있다.

액터와 프로세스

액터와 프로세스를 사용하면 흥미로운 방식으로 동시성을 구현할 수 있다. 공유 메모리 접근을 동기화하느라 고생할 필요도 없다
액터는 자신만의 비공개 지역 상태 (state)를 가진 독립적인 가상 처리 장치 (virtual processor) 다.
프로세스는 본래 더 일반적인 가상 처리기로, 보통 운영 체제가 동시성을 지원하기 위하여 구현한다.

액터는 언제나 동시성을 띤다

공유 상태 없는 동시성을 위하여 액터를 사용하라.

액터를 관리하는 것이 하나도 없다.
시스템이 저장하는 상태는 오직 메시지 그리고 각 액터의 지역 상태뿐이
다.
모든 메시지는 일방향이다.
액터는 각 메시지를 끝날 때까지 처리하고 중간에 다른 일을 하지 않는다. 즉, 한 번에 하나의 메시지만 처리한다.

칠판

일종의 ‘자유방임주의’적 동시성이다.
컴퓨터 기반의 칠판 시스템은 원래 음성 인식, 지식 기반 추론 시스템 등 해결해야 할 문제의 규모가 크고 복잡한 인공 지능 애플리케이션에서 사용되었다.
이 시스템들이 실제로 성공하지는 못했다. 우리 생각에는 이런 동시 협력 처리에 대한 수요가 아직 많지 않았던 것도 실패에 한몫했을 것 같다.
칠판으로 작업 흐름을 조율하라.
마지막으로 이런 종류의 시스템은 맞춰야 하는 구성 요소 수가 더 많기 때 문에 배포하고 관리하기 더 까다롭다. 하지만 그 결과 시스템이 더 잘게 쪼개 지고, 전체 시스템이 아니라 개별 액터만 교체하여 시스템을 업데이트할 수 있다는 면에서 어느 정도 보상 받는다.

오늘 읽은 소감은? 떠오르는 생각을 가볍게 적어보세요.

프로세스와 스레드라는 주제로 블로그 글을 작성을 한 적이 있었는 데, 글 작성시에 동시성이라는 개념을 이해를 잘 못했었던 기억이 난다.

이 책을 읽고 난 후에, 동시성이라는 것이 프로그래밍을 할 때 매우 중요한 개념이라는 것을 체감할 수 있었고 이해할 수 있는 좋은 경험을 쌓은 것 같다.

책 도중에 자바스크립트로 동시성에 대한 코드가 잠시 나왔었는 데, 그부분도 더 공부를 해보아야겠다.

항상 프로그램을 설계할 때 동시성 개념을 유의하며 작성해야겠다. 더 나은 코드를 설계하기 위하여 끊임없는 고민과 동료들과의 협업을 통하여 규칙을 잘 설정하는 것도 매우 중요하다.

HYl

꾸준히 새로운 것을 알아가는 것을 좋아합니다.

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