[c/c++] 멀티 스레드 기술(예제 포함)

출처: http://www.cyworld.com/mindy_JAE/3393093

1 멀티 스레드 기술에 대하여

스레드에 대한 자세한 내용은 Thread 미니 사이트에 자세히 기술 되어 있다. 여기에서는 소켓 프로그래밍을 중심으로 멀티 스레드 기술이 가지는 특징을 집중적으로 살펴보도록 하겠다.

운영체제는 프로그램의 실행 이미지인 프로세스를 최소 실행 단위로 작동한다. 다중 프로세스 운영체제는 이들 프로세스를 시 분할 방식으로 스위칭 하면서, 동시에 여러 개의 프로세스를 운용한다. (엄밀히 따지자면, 동시가 아닌 동시인 것 처럼 느껴지는 것이지만 이해하기 쉽게 동시라고 하겠다.)

이 프로세스는 여러 개의 문맥으로 이루어지는데, 어차피 다중 프로세스 운영체제가 프로세스를 스위칭 하는 거라면 문맥을 스위칭 할 수 있지 않을까 ? 간단히 말해서 코드단위로 스위칭 하는 것이다. 이렇게 스위칭 가능한 프로세스의 문맥을 스레드라고 한다. 프로세스는 최소한 하나 이상의 스레드로 구성되어 있다. 만약 두 개의 스레드로 구성된다면, 이를 멀티 스레드 프로그램이라고 한다.

2 멀티 스레드 기반 소켓 프로그래밍

앞서 멀티 프로세스 기반의 소켓 프로그램에서 여러 개의 프로세스를 동시에 운용함으로써, 다수의 클라이언트를 처리하는 방법을 알아보았다.

핵심은 서버 프로그램이 듣기 소켓과 연결 소켓이 분리되어 있는데, 듣기 소켓에 클라이언트 연결이 들어와서 연결 소켓이 만들어 지면, 연결 소켓을 상속 받는 새로운 자식 프로세스를 만들어서 클라이언트 요청을 처리하는데 있다.

멀티 스레드도 이와 동일한 방식으로 다수의 클라이언트를 처리할 수 있다. 프로세스 대신 스레드를 이용하면 된다. 즉 듣기 소켓을 통해서 새로운 클라이언트가 들어오면 fork 함수를 이용해서 자식 프로세스를 만드는 대신에, pthread_create함수를 이용해서 새로운 스레드를 만드는 것이다. 이 스레드는 문맥을 포함한 코드 조각으로 듣기 소켓의 소켓 지정 번호를 매개 변수로 받아들일 수 있다. 이 듣기 소켓을 이용해서 클라이언트를 처리하는 식이다.

멀티 스레드 방식의 서버는 대게 다음과 같은 흐름을 가진다.

2.1 멀티 스레드 기반 서버 프로그램 예제

에코 서비스를 멀티 스레드 기반으로 만들어 보았다.

  #include <sys/socket.h>  #include <sys/stat.h>  #include <arpa/inet.h>  #include <stdio.h>  #include <string.h>  #include <pthread.h>    #define MAXLINE 1024    void *myFunc(void *arg);    int main(int argc, char **argv)  {      int listenfd, sockfd;          struct sockaddr_in sockaddr;        int socklen;      int th_id;        pthread_t thread_t;        if(argc != 2)      {          printf("Usage : %s [port]\n", argv[0]);      }            if((listenfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)) < 0)      {          perror("socket error");          return 1;      }        memset((void *)&sockaddr,0x00,sizeof(sockaddr));      sockaddr.sin_family = AF_INET;      sockaddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);      sockaddr.sin_port = htons(atoi(argv[1]));        if( bind(listenfd, (struct sockaddr *)&sockaddr, sizeof(sockaddr)) == -1)      {          perror("bind error");          return 1;      }        if(listen(listenfd, 5) == -1)      {          perror("listen error");          return 1;      }        while(1)      {          sockfd = accept(listenfd, (struct sockaddr *)&sockaddr, &socklen);          if(sockfd == -1)          {              perror("accept error");              return 1;          }          th_id = pthread_create(&thread_t, NULL, myFunc, (void *)&sockfd);          if(th_id != 0)          {              perror("Thread Create Error");              return 1;          }          pthread_detach(thread_t);      }  }    void *myFunc(void *arg)  {      int sockfd;      int readn, writen;      char buf[MAXLINE];      sockfd = *((int *)arg);        while(1)      {          readn = read(sockfd, buf, MAXLINE);          if(readn <= 0)          {              perror("Read Error");              return NULL;          }          writen = write(sockfd, buf, readn);          if(readn != writen)          {              printf("write error %d : %d\n", readn, writen);              return NULL;          }      }  }  

1 - 57 socket -> bind -> listen -> accept의 일반적인 과정을 거친다.
58 - 63 accept 함수로 연결 소켓을 가져오면, 클라이언트와의 통신을 처리할 스레드 함수 myFunc를 호출한다. 연결 소켓을 스레드 함수의 매개 변수로 넘긴다.
64 워커 스레드를 기다릴 필요가 없으므로 detach 시켰다.

테스트는 echo 클라이언트 프로그램을 이용했다.

2.2 멀티 스레드 기반 소켓 프로그램의 장점과 단점

스레드는 코드 조각이므로 프로세스를 복사하는 멀티 프로세스 방식 보다 좀 더 작고 빠르게 작동하는 프로그램을 만들 수 있다. 반면 독립된 프로세스 단위로 구동되지 않기 때문에, 디버깅이 힘들다는 단점이 있다. 또한 하나의 스레드에 생긴 문제가 전체 프로세스에 문제를 줄 수 있다는 문제점도 있다.

만약 특별히 바쁜 서버가 아니라면, 멀티 스레드 보다는 멀티 프로세스 방식을 선택하는 게 낫다는게 내 의견이다.