Process와 Thread

2019-03-26

Queue

FIFO(First In, First Out)
선입선출

먼저 들어온 것이 먼저 나가는 방식

class Queue:
    def __init__(self):
        self.container = list()
        
    def empty(self):
        if self.container:
            return False
        else:
            return True
       
    def enqueue(self, data):
        return self.container.append(data)
    
    def dequeue(self):
        return self.container.pop(0)
    
    def peek(self):
        return self.container[0]


if __name__ == '__main__':

    que = Queue()
    
    for i in range(1, 6):
        que.enqueue(i)
       
    while not que.empty():
        print(que.dequeue(), end = " ")

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Computer Engineering

Process
- Program : HDD에 있는 Image
- Process : “실행중인” RAM에 메모리가 올라왔을 때
- 같은 프로세스를 켜도 PID(Process ID)가 다르다.
- 윈도우는 PID가 랜덤으로 생성
- 리눅스는 PID가 0번부터 순차적으로 생성
- 프로그램이 실행되면 바로 RAM에 메모리가 생기는 것이 아니라 Run queue로 들어감
Process Scheduling
- CPU에서 프로세스들이 동시에 실행할 수 있게 순위를 조정
- Priority Algorithm
  - 우선순위를 통해 프로세스 실행
  - 리눅스에서는 nice 값이 높으면 우선순위가 낮아짐
- Round-Robin Algorithm
  - 모든 프로세스에게 공평하게 시간을 할당해줌
  - 시간(Time Slice, Quantum) = 한 프로세스에 할당되는 시간
- scheduler 동작시기
  1. 한 프로세스의 time slice가 끝나고 다음 차례일 때
  2. Process created or ended
  3. Running process blocked
    - I/O bound 또는 system call로 인해 blocking이 걸렸을 때
      - I/O bound ex) +, -, *, /, AND(CPU bound)
      - System call ex) sleep()
  - I/O 작업이 끝났다고 해서 바로 running으로 가는 것이 아니다.
  - waiting으로 가서 scheduler를 기다린다.(time slice를 기다림)
  - 리눅스에 top에서 R은 running + waiting = Context Switching
  - 메모리 안에 Process Control Block(PCB)를 만든다.
  - PCB 안에 CPU 레지스터에 있는 값을 모두 복사해둔다.
  - CPU에 있는 레지스터 상태 정보를 Context라고 한다.
- Context Switching
  - CPU에서 PCB의 정보를 내리고 올리는 작업
  - 너무 자주 context switch를 하면 멀티해보일 수 있으나, 느려질 수 있음
  - 메모리와 CPU가 최소 40 ~ 200 cycle 필요
- Waiting vs Blocked
  - waiting : scheduler가 부르면 바로 실행 가능
  - blocked : 바로 실행 불가
- pre-emptive scheduling
  - 선점형 스케줄링
  - 모든 프로세스에게 CPU 사용 시간을 동일하게 부여
  - 모든 OS에서 다 지원
  - Multitasking
  - Job scheduling(Task scheduling)

Thread

process와 thread 모두 실행의 흐름일 뿐이다.(instruction의 나열)
process는 무조건 하나 이상의 thread를 가진다.
Single Thread
- 하나의 프로세스에서 하나의 스레드 실행
Concurrency Programming
1. Multi - Processing
  - Inter Process Communication(IPC)를 통해 통신해야 함
2. Multi - Thread
  - 메모리를 물리적으로 공유
3. I/O bound한 작업을 할 때
  - Asynchonous(비동기) I/O
Multi - Threading의 약점
1. GIL(Global Interpreter Lock)
  - 코어가 많아도 하나의 스레드 밖에 쓰지 못함
2. Race Condition(경쟁 상태)
  - 프로세스들이 하나의 데이터를 동시에 요청할 때 원치 않은 결과가 나올 수 있음
  - 해결 방법 : Mutual Exclusion(상호 배제)
    - 한 프로세스가 점유한 자원을 다른 프로세스들이 접근할 수 없도록 함
Thread Pool
- Thread를 여러개 만든 후에 Thread 작업이 끝나면 Thread가 사라지지 않고 작업하지 않을 때는 잠시 쉼
다음 키워드들을 찾아보자.
- Critical Condition
- Critical Section
- Mutex
- Semaphore

OOP 정리

Encapsulation(캡슐화)
- 얼마만큼 관련이 있는가?
- “관련있는” = single responsibility = 변수(데이터) + 함수를 하나의 단위로 묶는 것
Information Hiding(정보은닉)
- 어떤 멤버와 메서드를 공개하고 비공개할 것인가?
Polymorphism(다형성)
- 상속(Inheritance)
- Method overriding

Relation of classes
1. IS-A
  - 상속으로 구현
2. HAS-A
  1. Composition = Same life cycle, Strongly couple
  2. Aggregation = Different life cycle, Weak couple
  - Code reusability만을 위한 거라면 composition을 사용하는 것이 좋다.
SOLID

Single responsibility principle
- 클래스가 바뀌는 이유는 단 하나의 기능 때문이어야 한다.
Open-Closed principle
- 확장에 대해서는 열려있지만, modification은 닫혀있어야 한다.
Liskov substitution principle
- 인터페이스 명세
- 부모 클래스를 상속받는 자식클래스로 만든 객체에 부모 클래스 객체를 넣어도 잘 수행되어야 한다.
Interface segregation principle
- 꼭 필요한 메서드들만 이용할 수 있게 함
Dependency inversion principle
- 변화하는 부분 -> 추상화

지눅쿠의 개발 블로그

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