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구현에 활용된 이론, 개념

  • 프로그램을 구현하면서 공부했던 이론, 적용한 메소드 및 개념 정리.

파이썬 멀티스레딩(Multi Threading)

from threading import *

x = Thread(target=yhb, args=('A',))

x.start()
  • target : 쓰레드가 실행할 함수를 지정.
  • args : target으로 지정한 함수에 넘길 인자.
  • start() 함수를 실행하면 해당 쓰레드가 시작된다.
    • 주의할 점) args의 자료형이 튜플이기 때문에 인자가 하나일 경우 뒤에 콤마(,)를 반드시 붙여 줘야한다.
    • 튜플 자료형 개념) https://wikidocs.net/15

Time-wait 상태 빠져나오기.

OSError: [Errno 98] Address already in use
와 같은 에러가 뜬 경우, (주소할당 에러, Binding Error)

sock.setsockopt(socket.SOL_SOCKET, socket.SO_REUSEADDR, 1)

를 사용하면 해결할 수 있다.

인코딩, 디코딩.

  • 인코딩 : 사람이 인지할 수 있는 형태의 데이터(문자, 이미지 등)를 약속된 규칙에 따라 컴퓨터가 받아드릴 수 있는 신호로 변환하는 것.

  • 디코딩 : 인코딩의 반대 개념으로, 신호(코드)를 데이터 형태로 변환하는 것.

한글 인코딩, 디코딩.

  • 한글의 인코딩은 크게 두 가지로 나뉜다.
  1. 완성형 : 한글을 한 글자 단위로 하나의 독립된 문자로 인식하고 각 글자에 코드를 부여하는 방식.
  2. 조합형 : 초성, 중성, 종성을 독립된 문자로 보고 자음,모음의 조합으로 글자를 표현하는 방식.
    • UTF-8 : 대표적인 조합형 유니코드 인코딩 방식으로, 리눅스 계열의 os는 대부분 유니코드를 지원하기 때문에 확장성이 좋다.

조합형의 단점.

  • 조합형의 경우, 초,중,종성을 분리하기 위해 2바이트를 비트 단위로 쪼개서 해석하는데 이는 구현, 처리상의 부담이 컸으며 다른 문자들과 호환할 수 없다는 단점이 있다.
  • 이러한 조합형의 단점 때문에 완성형이 우리나라의 표준 인코딩 방식으로 채택되었다.

완성형의 종류.

  • EUC-KR : 초기 완성형으로, 사용가능한 코드 영역이 제한적이어서 사용빈도가 높은 2350자밖에 사용할 수 없었고 따라서 모든 한글을 표현할 수는 없었다.
  • 코드 페이지 949(CP949) : Windows에서 기존의 완성형 인코딩 방식인 EUC-KR을 확장한 방식.
    • 온전히 윈도우 전용의 인코딩 방식이지만 윈도우 os의 압도적인 점유율로 인해 사실상 cp949가 표준이라고 할 수 있다.
    • 윈도우에서 만든 한글이 들어간 파일을 유니코드로 변환할 때 인코딩 방식을 EUC-KR로 지정하면 EUC-KR에 포함되지 않은 문자들은 제대로 변환되지 않기(깨지기) 때문에 CP949로 지정해야 한다.

모든 os, 파일 시스템의 컴퓨터에서 접속하는 웹에서는 유니코드 인코딩 방식은 UTF-8 사용을 지향한다.

한글 인코딩,디코딩 관련 에러

*UnicodeDecodeError:'utf-8' codec can't decode byte 0xbc in position 0:

  • 해결 방법 : 인코딩 인자를 'utf-8'이 아닌 'cp949'로 변경해주면 된다.

Multi

멀티 프로세스

: 말그래도 프로세스를 여러 개 이용하는 것.

  • 하나의 프로세스에 하나의 클라이언트를 책임진다.
  • Context switching으로 인한 시스템 저하 발생.

※ Context switching : CPU가 하나의 Task(Process / Thread)를 실행하고 있는 상태에서 Interrupt 요청에 의해 다른 Task로 전환될 때 기존의 Task 상태 및 Register 값들에 대한 정보(Context)를 저장하고 새로운 Task의 Context 정보로 교체하는 작업.

  • 프로세스를 늘리는 것은 상대적으로 비효율적이다.

멀티 쓰레드

쓰레드 : 프로세스 안에서 논리적으로 동작하는 하나의 작업단위.

  • 같은 프로세스에 공존하는 쓰레드는 서로 힙, 코드, 데이터 영역을 공유하므로 서로 통신할 때 전역변수나 힙 영역을 사용한다.
  • 전역변수를 사용할 때는 데이터의 일관성을 위해 mutex를 활용해 동기화 시켜준다.
    • ※ mutex : 동 시간에 하나의 쓰레드만이 임계 영역에 접근할 수 있도록 막아 데이터의 일관성을 유지한다.
  • 멀티쓰레드 또한 Context Switching으로 인한 성능 저하가 발생한다. 쓰레드의 수가 늘어날수록 임계영역(Critical Section)에 접근하기 위한 대기 시간이 늘어난다.
  • 이러한 문제를 해결하기 위해 블로킹 개념 등장, 멀티 플렉싱이 생겨났다.

멀티 플렉싱

  • 멀티 쓰레드에서 read, write 시의 문제점을 해결하기 위해 등장.
  • 클라이언트에게 데이터가 오지 않을 경우 블로킹 상태를 유지하여 효율성을 높인다.
  • 하나의 쓰레드가 여러개의 클라이언트를 관리할 수 있다.
  • 코드 구현이 조금 복잡하다.

GIL(Global Interpreter Lock)

  • 파이썬에서 쓰레드를 여러 개 생성한다고 해서 여러 개의 쓰레드가 동시에 실행되지 않는다. 정확히 특정 시점에는 단 하나의 쓰레드만 실행된다.

  • 즉, 하나의 쓰레드에 모든 자원에 접근하는 것을 허락하고 그 후에는 Lock을 걸어 다른 쓰레드는 실행할 수 없게 막아버리는 것이다.

  • 파이썬의 메모리 관리 체계가 기본적으로 Thread-unsafe하기 때문에 Thread Safety한 환경을 만들기 위해 Mutex를 통해 한 시점에 단 하나의 쓰레드만 실행되도록 만든 것이다.

  • Context Switching 비용이 적게 들고 구현하기 효율적이지만 한 번에 한 쓰레드만이 코드를 실행시킬 수 있기 때문에 멀티 쓰레드 환경에서는 성능 저하를 불러오는 문제가 있다.

  • 하지만 내가 구현하는 프로그램 수준에서는 신경쓰지 않아도 될 정도이다.

현재 시각 출력하기.

import datetime

now = datetime.datetime.now()
nowTime = now.strftime('%H:%m') # 07:35 가 출력됨.
  • strfime 메소드는 시간 튜플을 받아 로컬 시간의 문자열 표현을 반환하므로 출력 형태를 원하는대로 설정할 수 있다.
  • ex) now.strftime('시각 : [%H:%m]') # 시각 : [10:30] 으로 출력됨.

파이썬 전역변수 특징.

파이썬의 객체들은 mutable / immutable 두 가지로 분류할 수 있다.

immutable : 변경불가능한.

  • call by value로 동작하여 값만 변경되더라도 새로운 객체로 생성 된다.
  • 즉, 전역변수로 선언한 변수가 특정 함수 내에서 호출되어 사용되면 그 함수 내에서 지역변수로 새로 생성된다.
  • 함수 내에서 전역변수의 값을 변경하기 위해서는 global 을 사용해야 한다.
  • immutable 자료형 종류 : bool, int , str, tuple

mutable : 변경가능한.

  • call by reference로 동작한다.

  • 함수에 매개변수로 객체를 전달하면(parameter passing) global을 사용할 필요없이 객체의 일부를 indexing, slicing 등을 통해 변경할 수 있다.

  • 하지만, 값을 재할당하려면 global을 사용해야 한다.

  • mutable 자료형 종류 : list, dict, set

Mutex

쓰레드 간 공통적으로 사용하는 자원이 있을 경우 데이터의 일관성, 무결성 보장이 필요하다.

일관성, 무결성의 개념적 차이.

  • 일관성(Consistency) : 사용자가 조회, 변경하는 데이터는 해당 작업이 끝날 때까지 다른 사용자에 의해 변경되지 못하게 한다.
  • 무결성(Integrity) : 데이터베이스의 데이터와 구조는 변경된 순서대로 전체 데이터에 적용된다.

파이썬 Thread Lock.

  • 리스트, 딕셔너리 등의 자료구조는 값을 설정할 때 원자적으로 실행되어 기본적으로 무결성을 보장한다.
  • int, double 등의 자료형은 무결성이 보장되지 않는다.
  • 한 번에 하나의 쓰레드만 자원에 접근가능하다.
  • Lock() 활용! 데이터 수정 전에 Lock을 걸어 다른 쓰레드에서 값을 수정하지 못하게 막고, 수정 후에 Lock을 푸는 구조

Lock 메소드.

  • threading 모듈에 정의되어 있음.
  1. acquire()
  • Lock이 해제된 상태이면 Lock을 걸고,
  • Lock이 걸린 상태이면 다른 쓰레드에서 release() 함수 호출을 통해 Lock이 풀릴 때까지 대기한다.
  1. release()
  • Lock을 해제한다.
  • 잠금 해제된 lock에서 호출되면 Runtime 에러 발생.
즉, Critical Section 진입 전에 acquire(), 빠져 나온 뒤 release()해주면 된다.