사라지는 갱신과 교착을 손으로 만든다

목표

경쟁 상태와 교착을 글로 읽는 대신 직접 만들어 보고 직접 없앱니다. 여덟 단계를 지나면 "락을 걸면 된다"가 아니라 어디까지 감싸야 하는지, 왜 순서를 통일해야 하는지, 언제는 아예 공유하지 않는 편이 나은지를 손으로 확인하게 됩니다.

왜 중요한가

동시성 버그는 대부분의 실행에서 아무 일도 일으키지 않습니다. 그래서 시험을 통과하고 운영에서 터집니다. 이 실습의 2단계는 그것을 숫자로 보여 줍니다. 같은 프로그램을 다섯 번 돌리면 다섯 번 다른 값이 나옵니다.

파이썬에는 전역 인터프리터 잠금이 있어서 스레드가 진짜로 동시에 실행되지는 않습니다. 그런데도 갱신은 사라집니다. 경쟁 상태의 원인은 병렬 실행이 아니라 읽고 고쳐 쓰는 구간이 나뉘어 있다는 사실이기 때문입니다. 인터프리터가 그 사이에서 스레드를 바꾸기만 하면 충분합니다. 이 점이 오히려 개념을 선명하게 만들어 줍니다.

교착도 같습니다. 5단계와 6단계 사이에서 바뀌는 것은 락을 잡는 순서 하나뿐입니다. 락을 더 넣지도, 기다리는 시간을 늘리지도 않습니다.

단계

1. /root/conc/race.py 로 갱신이 사라지는 것을 재현하고 /root/conc/01-race.txt 에 남깁니다.
2. 같은 프로그램을 다섯 번 돌려 /root/conc/02-repeat.txt 에 회차별 결과를 남깁니다.
3. /root/conc/lock.py 로 락을 걸어 손실을 없애고 /root/conc/03-lock.txt 에 남깁니다.
4. /root/conc/local.py 로 아예 공유하지 않는 방법을 만들고 /root/conc/04-local.txt 에 남깁니다.
5. /root/conc/deadlock.py reverse 로 교착을 만들고 /root/conc/05-deadlock.txt 에 남깁니다.
6. 같은 프로그램에 same 갈래를 더해 교착을 없애고 /root/conc/06-order.txt 에 남깁니다.
7. 3단계와 4단계의 걸린 시간을 모아 /root/conc/07-cost.txt 에 남깁니다.
8. 배운 것을 정리해 /root/conc/08-notes.md 에 남깁니다.

참고

• 산출물은 모두 /root/conc/ 아래에 둡니다. mkdir -p /root/conc 를 먼저 해 두세요.
• 스레드 수는 4, 스레드 하나가 올리는 횟수는 50,000 으로 맞춥니다. 채점기가 이 값을 기준으로 봅니다.
• 손실이 안 보이면 sys.setswitchinterval(0.000001) 을 넣으세요. 스레드가 더 자주 바뀌어 원래 있던 틈이 드러납니다.
• 흔한 실수 1: counter += 1 한 줄로 쓰는 것입니다. 틈이 좁아 손실이 잘 안 보입니다. 읽기와 쓰기를 두 문장으로 나누세요.
• 흔한 실수 2: 두 번째 락을 시간 제한 없이 잡는 것입니다. 프로그램이 영원히 멈추고 화면에는 아무것도 나오지 않습니다. acquire(timeout=2) 를 쓰세요.
• 흔한 실수 3: 6단계에서 락을 하나로 합쳐 버리는 것입니다. 그러면 교착은 사라지지만 배울 것도 사라집니다. 락은 둘 그대로 두고 순서만 바꿉니다.

단계 8개

1. 갱신이 사라지는 것을 재현한다
2. 같은 프로그램을 다섯 번 돌린다
3. 락을 걸어 손실을 없앤다
4. 아예 공유하지 않는 방법
5. 락을 반대 순서로 잡아 교착을 만든다
6. 순서를 통일해 교착을 없앤다
7. 락이 얼마를 받아 가는지 잰다
8. 무엇이 무엇을 막았는지 정리한다