Pragmatic Programmer

C# Task의 TaskCreationOptions별 실행 비교와
 ThreadPool의 관계
(SetMinThreads SetMaxThreads)

http://msdn.microsoft.com/ko-kr/library/system.threading.threadpool.getmaxthreads.aspx

 이번 포스트에서는 "Thread를 컨트롤"의 라디오 버튼을 이용해서 SetMinThreads와 SetMaxThreads를 통해 제한된 상황을 만들어서 컨트롤 하는 시나리오를 검토해 보도록 하겠습니다. 지난 시간에 포스트 할때 배포 되었던 소스에서 약간더 수정한 소스를 다시 올려 드리며 추가된 화면 컨트롤에 대한 설명을 더 진행하도록 하겠다.

[그림1] 새로 추가된 테스트 화면

 "그림1"에서와 같이 추가된 컨트롤에 대한 설명을 "표1"에 설명 한다.

[표1] 추가된 컨트롤에 대한 설명

추가된 기능은 실시간으로 ThreadPool에서 사용가능한 쓰레드 수를 화면에 보여주도록 하여 Thread 컨트롤에서 어떻게 동작하는지 보다 정확히 알 수 있도록 하였다. 

 이제 "시나리오2"처럼 실행을 해보자.

시나리오2

이제 시나리오 2와 같이 실행하면 "Thread"컨트롤 라디오 버튼을 클릭하면 임의의 값으로 ThreadPool을 설정할 수 있으며 설정된 정보와 같이 Task 비 동기 실행이 되는 것을 확인 할 수 있다.

[그림1] MaxWorker을 4로 세팅하고 수행하는 화면

[그림2] MaxWorker을 6로 세팅하고 수행하는 화면

 "그림1"과 "그림2"에서 확인된 것과 같이 MaxWorker로 설정된 값을 기준으로 초기 동시 실행 갯수가 제한되는 것을 확인할 수 있다. 이제 대략적인 프로그램에 대한 설명을 마친다. 이제 전체적인 개념과 프로그램 화면에 대한 사용 방법 및 개념에 대해서 어느정도 이해를 할 수 있을 정도일 것으로 예상하고 이제 소스 코드에 대해 알아 보도록 하자. 다운받을 수 있게 소스 코드를 올려 놓을 것이니 포스트에서는 핵심 코드에 대해 부가적인 설명이 필요한 부분에 대해서만 진행 하겠다. 다시 한번 더 부탁드리자면 직접 디버깅을 통해 실행 하면서 체험해 보는것이 가장 좋고 소스에 같이 주석처리된 코멘트를 잘 읽어 간다면 보다 쉽게 체득할 수 있을거라 장담한다. 이제 코드를 살펴 보도록 하자.

다운받기

TaskTest_Next.zip

<RadioButton VerticalAlignment="Center" x:Name="rdoCustomerThreadControl" Content="Thread를 컨트롤" HorizontalAlignment="Center" Margin="5, 0, 0, 0"></RadioButton>
<StackPanel Orientation="Horizontal" Margin="20, 0, 0, 0" IsEnabled="{Binding ElementName=rdoCustomerThreadControl, Path=IsChecked, Mode=TwoWay}">

[코드1] 메인 화면의 Xaml중에서 Binding을 통해 값 연결

 "코드1"에서는 IsEnabled="{Binding ...}을 통해 radCustomerThreadControl의 값이 실시간으로 변홤에 따라서 IsEnabled의 값이 변경이 되도록 Xaml단에서 연결 시켜 놓는 작업이다. 이 작업은 UI단에서의 작업이므로 전체 로직에서 차지하는 비중을 차지 하지는 않는다. 다만 Xaml을 하는 장점을 한번 보여드리고자 하였다.

// 일정 간격마다 ThreadPool을 가져와서 화면에 보여준다.
Task.Factory.StartNew(() => {
    while (true)
    {
        //Min thread work
        int minWorker, minIOC;
        ThreadPool.GetMinThreads(out minWorker, out minIOC);
        // 가져온 값으로 화면에 보여준다.
        tbMinThreadCount.Dispatcher.BeginInvoke(new Action(() => { tbMinThreadCount.Text = minWorker.ToString(); }), null);
 
        //Max thread work
        int maxWorker, maxIOC;
        ThreadPool.GetMaxThreads(out maxWorker, out maxIOC);
        // 가져온 값으로 화면에 보여준다.
        tbMaxThreadCount.Dispatcher.BeginInvoke(new Action(() => { tbMaxThreadCount.Text = maxWorker.ToString(); }), null);
 
        // 특정 시간에 스레드 풀에 있는 실제 스레드 수를 확인
        int availableWorkThreads, availableCompletionPortThreads;
        ThreadPool.GetAvailableThreads(out availableWorkThreads, out availableCompletionPortThreads);
 
        tbAvailableThreadCount.Dispatcher.BeginInvoke(new Action(() => {
            tbAvailableThreadCount.Text = availableWorkThreads.ToString();
            tbAvailableCompletionThreadCount.Text = availableCompletionPortThreads.ToString();
        }));
 
        Thread.Sleep(1000);
    }
});

[코드2] ThreadPool의 상태를 화면에 적용 하는 코드

 "코드2"는 ThreadPool의 상태를 가져와서 텍스트 박스에 할당하는 작업을 비 동기, 주기적으로 갱신하도록 하였다. 이 작업은 실행되는 풀의 내부 상태를 바로 알 수 있도록 하기 위한것이고 동시 실행갯수에 따라서 변경되는 것을 확인할 수 있다. 

// 스레드 작성 및 소멸을 관리하기 위한 알고리즘으로 전환하기 전에 새 요청에 따라 스레드 풀이 생성하는 스레드의 최소 수를 설정합니다.
// minWorker : 스레드 풀에서 필요할 때 만드는 작업자 I/O 스레드의 최소 개수입니다. 
// minIOC : 스레드 풀에서 필요할 때 만드는 비동기 I/O 스레드의 최소 개수입니다. File.BeginWrite(,,,) 와 같이 파일 관련 비동기 함수를 실해할 때 MinIOC를 쓰레드에서 실행한다. // http://msdn.microsoft.com/ko-kr/library/system.threading.threadpool.getmaxthreads.aspx 확인 가능
ThreadPool.SetMinThreads(minWorker, minIOC);
 
 
// 동시에 활성 상태가 될 수 있는 스레드 풀에 대한 요청 수를 설정합니다. 해당 수를 넘는 모든 요청은 스레드 풀 스레드가 사용 가능해질 때까지 큐에 대기 상태로 남아 있습니다.
// maxWorker : 스레드 풀에 있는 최대 작업자 스레드 수입니다. 
// minIOC : 스레드 풀에서 필요할 때 만드는 비동기 I/O 스레드의 최소 개수입니다. File.BeginWrite(,,,) 와 같이 파일 관련 비동기 함수를 실해할 때 MinIOC를 쓰레드에서 실행한다. // http://msdn.microsoft.com/ko-kr/library/system.threading.threadpool.getmaxthreads.aspx 확인 가능
ThreadPool.SetMaxThreads(maxWorker, maxIOC);

[코드3] ThreadPool에 Thread의 활동 제한을 설정 하는 코드

 "코드3"은 자동으로 변경되는 ThreadPool의 활성화 작업을 제한하는 코드로서 최저와 최고치를 설정하여 활성화 되는 쓰레드의 갯수를 제한한다. 이 작업은 "Thread를 컨트롤" 버튼을 눌러 활성화 시켰을 때에만 수행 하도록 되었다.

Task.Factory.StartNew(() =>
{
    for (int i = 1; i <= count; i++)
    {
        this.Dispatcher.BeginInvoke(new Action(() =>
        {
            var stackPanel = GetProgressBar();
            // 제공된 컨트롤을 리스트 객채에 넣는다.
            lstTaskResult.Items.Add(stackPanel);
        }));
    }
});

[코드4] 진행바를 ListItem 객체에 추가하는 코드

 GetProgressBar()에서 프로그래밍 적으로 프로그래스바를 화면에 보일 수 있도록 구성한 다음 진행바가 수행하는 작업을 연결 시켜 비 동기로 수행이 되도록 세팅된 StackPanel을 받아 ListItem 객체에 자식 컨트롤로 추가하는 코드다.

// Processing 버튼을 눌렀을 때 비 동기 Task가 활성화 되도록 처리 함.
Task.Factory.StartNew(() => {
 
    // Task를 활성화 시킴
    tasks.ForEach(task => task.Start());
 
    // 모두 완료가 될때까지 대기
    Task.WaitAll(tasks.ToArray());
 
    // 모든 Task가 수행을 마쳐 더 이상 관리가 필요 없어져서 관리에서 제거
    tasks.Clear();
});

[코드5] 진행바에 연결된 Task를 활성화 시키는 코드

 ForeEach의 Linq 구문을 통해 쉽게 수행이 되도록 하였으며 Task.WaitAll로 모두 완료가 될때가지 대기하도록 하였다. 완료가 되면 더 이상 사용하지 않는 Task이므로 Clear을 통해 모두 초기화 시켜주는 작업을 하였다. 

 이번 포스트는 소스코드를 포함하여 포스팅되었으며 전체 소스 설명 보다는 중요한 부분에 대해서 간략하게 설명하게 되었다. 자세한 설명은 소스를 받아 살펴 볼 수 있을 것이다.

 이 프로그램을 사용하여 Task의 비 동기 수행에 대한 특성을 좀더 쉽게 알 수 있었으면 하는 바램으로 이 글을 올리게 되었다.

C# Task의 TaskCreationOptions별 실행 비교와
 ThreadPool의 관계
(SetMinThreads SetMaxThreads)

 이번에는 Task가 내부적으로 어떤 방식으로 동작하고 수행되는지에 대해서 알아가는 시간을 가져 보고자 한다. 지금까지 흔히 Task.Factory.Start()를 통해서 타스크를 생성하고 비 동기로 수행이 되도록 작업을 수행하여 왔지만 깊이 있게 다뤄보지는 안았었다. 그래서 비주얼 적으로 확인하기 위해 WPF 프로젝트를 만들어 확인 할 것이다. 아래 "그림1"은 WPF를 통해 Task 수행결과를 확인할 수 있는 화면을 먼저 보도록 하자.

[그림1] WPF를 통해서 Task 수행 결과를 확인하는 화면

[이번에는 프로젝트를 압축해서 다운 받을 수 있게 올려 두었으니 바로 다운받아 확인할 수 있을 것이다.

TaskTest.zip (클릭하면 다운로드 됨)]

 우선 소스에 대한 설명 보다는 프로그램 화면을 확인하면서 설명하면 소스의 전체적인 흐름을 알 수 있을 것이고 그것을 알면 코드를 보다 쉽게 이해할 수 있으리라는 생각이다. 그럼 지금부터 잘 따라워 주면 좋겠다. 아래 "표1"은 버튼에 대한 설명 및 선택 인자에 대한 간단한 화면 설명부터 시작하도록 하겠다.

[표1] 화면 행위 단위 설명표

 이제 표를 확인했으니 버튼을 누르면 어떻게 동작하는지 대충 알거라 생각한다. 그렇다면 이제 다운 받은 압축 파일을 풀어서 실행해 보자. 아무 버튼이나 눌러봐도 컴퓨터에 이상이 있지는 안을것이기에 걱정하지 말고 마구마구 눌러 보자. 만약 "Async Processing"을 눌렀다면 진행바가 움직이면서 작업이 수행되는 것을 확인할 수 있을 것이다. 몇번의 클릭 만으로도 전체적인 흐름을 간략하게나마 체험적으로 알 수 있을 것이다. 그렇다면 필자의 의도대로 아래와 같은 시나리오로 한번 따라서 실행해 보기를 바란다. 만약 제대로 따라 했다면 뭔가 이상한 점을 발견할 수 있을 것이다. 

[시나리오1] Min, Max Thread 활성화 변경 확인 시나리오

 위와 같은 시나리오와 같은 방법으로 확인해 보면 처음에는 몇개의 진행바만(테스트 환경의 CPU Core마다 다를 수 있다, 4 Core면 네개의 진행바가 변경되는 것을 확인할 수 있을 것이다. 그렇지만 실제로는 3개의 진행바만 움직이는데 그 이유는 하나의 Task가 내부적으로 계속 활성화 되어 있어서 발생하는 현상이다. (활성화된 Task는 Min Thread Count와 Max Thread Count의 값을 지속적으로 화면에 갱신하여 변화되는 값을 보여주는 작업 진행하고 있다) 3개의 진행바가 변경이 되고 있는 상태에서 완료되지 않은 다른 진행바가 순차적으로 작업이 시작되어 값이 변경 된다. 이건 내부적으로 Thread.Sleep 때문에 일어나는 현상이기도 하다. 그러면서 최종적으로는 10개의 진행바가 모두 변경(내부적으로 Task가 실행이 되고 있다.)이 되는 것을 확인할 수 있다. 이와 같이 10개의 Task가 활성화 되어 있는 상태는 ThreadPool이 내부에 관리되고 있는 동시 실행 가능한 갯수를 10개로 세팅된 상태로 변경이 된다.  이런 상태에서 "시나리오1"의 3, 4, 5를 차례로 수행하면 첫번째 실행된 행동 패턴과는 다르게 10개의 진행바가 한번에 진행되는 것을 확인 할 수 있다.

 결과적으로 비 동기 Task 수행도 내부적으로는 ThreadPool에서 관리를 받으며 수행이 된다는 것을 확인 할 수 있다. 조금더 자세한 사항은 Task.Factory를 커스터마이징 하는 포스트에서도 확인할 수 있을 것이다. 

[그림2] PreferFaimess Async Processing 한번 실행 후 Clear -> Set -> Async Processing 실행 결과 화면

 "그림2"에서와 같이 동시 실행 갯수가 10개로 같이 시작 하는것을 확인 할 수 있다. 그렇지만 이런 유형은 Thread.Sleep(1)의 구문으로 인해 발생하는 현상이다. Sleep 없이 비 동기를 실행 하면 절대적인 CPU Core수의 제한을 받게 된다. 그에 대한 확인으로 Sleep대신에 Task.SpinWait(500000)으로 수정하고 비 동기로 실행하면 위와 같은 현상과는 다르게 나타난다.

 지금까지 전체적인 흐름과 하나의 시나리오에 대해서 설명을 하게 되었고 그 이외의 다른 시나리오와 소스에 대한 설명은 다음 포스트에 이어서 하도록 하겠다.

( 무엇보다 이번 포스트는 올려 놓은 소스를 다운 받아서 직접 테스트와 디버깅을 통해 몸소 체험과 분석을 통해 체득하는 과정이 필수라고 알려주고 싶다. 눈으로만 보는것과 직접 체험해 보는건 하늘과 땅 차이만큼 많은 깨우침의 차이를 가져올거라 믿고 있다. )