[Embedded] Multithread Programming (멀티스레드 프로그래밍) - 1

Multithread Programming은 단일 프로세스 내에 여러 개의 스레드를 생성해 동싱에 작업을 실행하는 기술이다. 스레드는 프로세스의 작은 단위로, 각각 고유한 메모리를 가진 개별 프로세스와 달리 동인한 메모리 공간과 리소스를 공유한다. Multithread Programming을 사용하면 프로그램이 여러 작업을 동시에 수행할 수 있으므로 특히 I/O 작업, 사용자 인터페이스 또는 병렬 계산을 처리하는 애플리케이션에서 효율성과 응답성이 향상된다.

Multithreading에서는 race conditions, deadlocks와 같은 문제를 방지하기 위해 리소스와 동기화를 신중하게 관리해야 한다. Multithreading은 게임, 실시간 시스템, 웹 서버, GUI 애플리케이션 등의 분야에서 성능과 응답성을 개선하기 위해 널리 사용된다. 아래는 Multithread Programming의 주요 개념이다.

 

• Thread Creation
  : 스레드는 별도의 실행 경로다. 동일한 애플리케이션 내에서 여러 스래드를 생성해 서로 다른 작업을 병렬로 실행할 수 있다.
• Concurrency
  : 스레드는 동시에 실행되므로 멀티코어 프로세서에서 여러 스레드가 동시에 실행되거나 단일 코어 프로세서에서 교대로 실행(time-slicing, 시간 분할)될 수 있다.
• Synchronization
  : 스레드는 메모리를 공유하기 때문에 여러 스레드가 공유 리소스에 동시에 액세스할 때 충돌을 피하려면 동기화가 필요하다. 일반적인 동기화 메커니즘에는 mutex, semaphor, lock 등이 있다.
• Thread Communication
  : 프로세스 내의 스레드는 서로 통신해야 할 수 있으며, 공유 변수 또는 메시지 전달과 같은 특정 통신 방법을 통해 통신할 수 있다.
• Race Conditions
  : 여러 스레드가 적절한 동기화 없이 동일한 리소스를 수정하려고 하면 경쟁 조건이 발생해 예측할 수 없는 결과가 발생할 수 있다.
• Deadlock
  : 교착 상태는 두 개 이상의 스레드가 서로 리소스를 해제하기 위해 대기하고 있을 때 발생하며, 이로 인해 프로그램이 멈출 수 있다.