병렬프로그래밍 - 동시성 Concurrency 과 병렬성 Parallelism

무슨 차이?

• 사진 부터 보자

• 출처

• Concurrent = two queues and one coffee machine.

• Parallel = Two queues and two coffee machines.

• 동시성과 병렬성을 설명하는 한장의 그림이다.

• Concurrency = 동시성, 동시 실행

• Parallelism = 병렬성, 평행성, 병렬 실행, 평행 실행

먼저 Process와 Thread 부터

Process?

• Process는 Program이 실행되고 있는 상태를 뜻한다.
• Program은 하드 디스크에서 실행을 기다리고 있는 코드, 또는 실행 파일이다.
• OS로 부터 할당받아 실행된다.

Thread?

• 하나의 Process내에서 실행되는 하나의 작업 단위이다.
• 메모리와 IO 장치 및 컴퓨터 자원들을 공유한다.

둘의 관계?

• 애플리케이션이 실행될 때 하나의 Process가 발생한다.
• 해당 Process가 어떠한 작업을 수행할 떄 컴퓨터 자원을 최대한 활용하기 위해 작업을 병렬로 수행해야 한다.
• Thread를 이용해서 컴퓨터의 놀고 있는 자원을 최대한 사용하게 한다.
• 이를 Multi-Thread Programming이라 한다.
• IO를 기다리게 하지 않고 다른 일을 하게 하거나, 놀고 있는 여분의 CPU 코어들을 최대한 사용하게 하는 것이 핵심이다.

그렇다면 동시성과 병행성은 무엇일까?

Parallelism

• language에서 Parallelism이라 불리는 대표적인 예가 Thread 이다. Thread는 그야말로 동시에 평행적으로 실행 된다.

Concurrency

• Concurrency는 Parallelism의 난해함을 풀어낸 방법이다. 대표적인 예로 Coroutine이 있다.
  • Coroutine이란?
    • 유니티에서 코루틴은 서브루틴의 일종으로 진입시점이 여러개인 서브루틴을 말한다.
• 특정 라인이 수행된 다음 차근차근 수행되는 Sync 방식이 아니라 Async하게 코드를 실행시키고, 결과 값이 오거나 혹은 필요한 때에 다음 루틴을 실행 시키게 할 수 있어서 효율적으로 자원을 활용할 수 있다. 덤으로 코드가 Thread로 구현했을 때보다 훨씬 깔끔하게 나오고, Locking/UnLocking 메커니즘을 싹 걷어낼 수 있게 된다.

Concurrency의 개념을 적극적으로 도입한 Go Language

package main
import "fmt"

func f(from string) {
    for i := 0; i < 10; i++ {
        fmt.Println(from, ":", i)
    }
}

func main() {
        f("direct")

        go f("goroutine")

        go func(msg string) {
                fmt.Println(msg)
        }("going")

        var input string
        fmt.Scanln(&input)
        fmt.Println("done")
}

• Go 언어에서 Concurrency의 개념은 Goroutine으로 구현되어있다.

• Goroutine은 multi-thread의 백단 dirty한 부분에 손 하나 대지 않고 쉽게 Async한 일들을 처리할 수 있게 해준다.

• Goroutine은 자원을 Locking/Unlocking하는 코드들이 불필요하다.

• 아랫단의 일들을 golang의 runtime이 알아서 해주고 Thread를 여러개 실행 시키도록 셋팅하면 각 thread에 goroutine을 할당하여 자원을 관리하는 일까지도 언어단에서 알아서 해준다.

• 개발자들은 C/C++에서 thread를 사용하는 것과 마찬가지로 적절한 작업들에 goroutine을 호출시키고 channel을 이용해서 결과값들을 받아서 훨씬 수월하게 처리할 수 있다.

• 이러한 언어의 Concurrency는 기존에 C나 C++에서 다루었었던 멀티쓰레드와 자원 관리의 복잡함으로부터 개발자들을 해방시키는 역할을 해준다.

• 동시에 Multi-Thread로 해냈던 수준의 Async하고 parallel한 작업들을 흉내내거나 손쉽게 수행할 수 있도록 해준다.

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