PintOS Alarm
PintOS에서 알람은 시간 기반 스케줄링과 동기화 메커니즘을 구현하는 데 사용됩니다. PintOS의 알람에 대해 배운 주요 내용은 다음과 같습니다:
타이머 인터럽트와 알람: PintOS에서는 타이머 인터럽트를 사용하여 알람을 구현합니다. 타이머 인터럽트는 정해진 시간 간격마다 발생하며, 이를 통해 알람과 관련된 작업을 수행할 수 있습니다.
알람 함수: PintOS에서는 timer_sleep() 함수를 사용하여 알람을 설정합니다. 이 함수는 특정 시간 동안 현재 스레드를 일시 정지시키는 역할을 합니다. timer_sleep() 함수는 타이머 인터럽트를 이용하여 스레드를 지정된 시간만큼 대기 상태로 전환합니다.
알람의 활용: 알람은 PintOS에서 스레드 스케줄링과 동기화에 중요한 역할을 합니다. 예를 들어, 스레드가 특정 작업을 수행하기 전에 일정 시간 동안 대기해야 한다면 알람을 사용하여 스레드를 일시 정지시킬 수 있습니다.
알람의 구현과 조정: PintOS에서 알람은 타이머 장치와 타이머 인터럽트 핸들러를 이용하여 구현됩니다. 알람 시간과 현재 시간을 비교하여 알람이 만료되면 해당 작업을 수행하고, 만료되지 않았다면 다음 타이머 인터럽트까지 대기합니다.
PintOS에서 알람을 이해하고 활용하는 것은 스레드 스케줄링 및 동기화에 필수적인 요소입니다. 알람을 올바르게 사용하여 시간 기반 작업을 제어하고, 프로그램의 정확성과 성능을 향상시킬 수 있습니다
PintOS Alarm의 일부 코드
static void
real_time_sleep(int64_t num, int32_t denom)
{
/* NUM/DENOM 초를 타이머 틱으로 변환하여 소수점 아래를 버림한다.
(NUM / DENOM) 초
---------------------- = NUM * TIMER_FREQ / DENOM 틱.
1 초 / TIMER_FREQ 틱
*/
int64_t ticks = num * TIMER_FREQ / denom;
ASSERT(intr_get_level() == INTR_ON);
if (ticks > 0)
{
/* 적어도 한 개의 전체 타이머 틱을 기다려야 한다. CPU를 다른 프로세스에 양보하기 위해
timer_sleep() 함수를 사용한다. */
timer_sleep(ticks);
}
else
{
/* 그렇지 않은 경우, 보다 정확한 서브 틱 타이밍을 위해 바쁜 대기 루프를 사용한다.
오버플로우 가능성을 피하기 위해 분자와 분모를 1000으로 나눈다. */
ASSERT(denom % 1000 == 0);
busy_wait(loops_per_tick * num / 1000 * TIMER_FREQ / (denom / 1000));
}
}이 코드는 PintOS에서 사용되는 real_time_sleep 함수입니다. 해당 함수는 주어진 시간을 기반으로 실제 시간에 대기하는 기능을 제공합니다.
주석에서 설명하는 대로, num과 denom은 초 단위로 표시된 시간을 나타냅니다. 이 값을 타이머 틱 단위로 변환하여 대기할 시간을 계산하고, 해당 시간만큼 대기합니다.
코드의 주요 로직은 다음과 같습니다:
num * TIMER_FREQ / denom을 통해 초 단위 시간인 num / denom을 타이머 틱 단위로 변환하여 ticks 변수에 저장합니다. TIMER_FREQ는 타이머가 발생하는 주파수로, 초당 타이머 틱의 수를 나타냅니다.
intr_get_level() 함수를 사용하여 현재 인터럽트 상태를 확인하고, INTR_ON 상태여야 함을 ASSERT 매크로를 통해 검증합니다. 이는 인터럽트가 활성화된 상태에서만 real_time_sleep 함수가 호출되어야 함을 보장합니다.
ticks 값이 0보다 큰 경우, 최소한 한 개의 전체 타이머 틱을 기다려야 합니다. 이 경우에는 timer_sleep() 함수를 호출하여 CPU를 다른 프로세스에 양보하고 대기합니다.
ticks 값이 0인 경우, 보다 정확한 서브 틱 타이밍을 위해 바쁜 대기 루프(busy-wait loop)를 사용합니다. 이 경우에는 loops_per_tick 값을 곱하고, num과 denom을 1000으로 나누어 오버플로우 가능성을 피하기 위해 분모와 분자를 축소합니다. 바쁜 대기 루프는 정확한 시간 지연을 위해 CPU를 사용하면서 대기합니다.
위의 코드는 PintOS에서 실제 시간 기반 대기를 구현하기 위한 로직을 담고 있으며, 주석을 통해 각 부분의 역할과 동작 방식을 설명하고 있습니다
위의 코드를 공부하는 동안 어려웠던 점은 두 가지였습니다. 첫째로, 코드 내에서 사용된 변수와 함수의 역할과 관계를 파악하는 것이 조금 복잡했습니다. 특히, ticks, TIMER_FREQ, intr_get_level(), timer_sleep(), busy_wait() 등의 변수와 함수가 서로 어떻게 상호작용하는지 이해하는 데 시간이 걸렸습니다.
둘째로, 코드의 주석이 영어로 작성되어 있어서 이해하는 데 어려움을 겪었습니다. 코드 주석은 코드를 이해하고 개발자에게 도움을 주는 중요한 역할을 하는데, 제가 영어에 익숙하지 않아서 이해에 어려움을 겪었습니다.
이러한 어려움에도 불구하고 위의 코드를 공부한 결과, 시간 관련 기능을 다루는 함수임을 알 수 있었습니다. 주어진 시간을 타이머 틱으로 변환하고, 그에 따라 적절한 대기 방식을 선택하는 역할을 수행합니다. 코드 주석을 통해 함수의 목적과 각 부분의 역할을 이해할 수 있었습니다.
위의 코드를 통해 시간과 타이밍 제어에 대한 개념을 더욱 명확히 이해할 수 있었고, 주석을 통해 코드를 이해하는 방법에 대해 배울 수 있었습니다. 어려움이 있었지만 그 과정에서 많은 것을 학습하고 성장할 수 있었습니다.
