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<div style='display: inline'>
<h1 style='font-family: Malgun Gothic, Consolas; font-size: 20pt; color: #006699; text-align: center; font-weight: bold'>C# - 윈도우 환경에서 usleep을 호출하는 방법</h1>

종종 리눅스의 예제 코드에서 usleep을 보게 되는데요, 
 
<pre style='margin: 10px 0px 10px 10px; padding: 10px 0px 10px 10px; background-color: #fbedbb; overflow: auto; font-family: Consolas, Verdana;' >
// filtering_video.c
// ; <a target='tab' href='https://ffmpeg.org/doxygen/trunk/filtering_video_8c-example.html'>https://ffmpeg.org/doxygen/trunk/filtering_video_8c-example.html</a>

if (delay &gt; 0 &amp;&amp; delay &lt; 1000000)
 usleep(delay);
</pre>
 
제가 예전에 설명한 글을 잘 이해하신 분이라면, 
 
<pre style='margin: 10px 0px 10px 10px; padding: 10px 0px 10px 10px; background-color: #fbedbb; overflow: auto; font-family: Consolas, Verdana;' >
윈도우 운영체제의 시간 함수 (1) - GetTickCount와 timeGetTime의 차이점
; <a target='tab' href='https://www.sysnet.pe.kr/2/0/11063'>https://www.sysnet.pe.kr/2/0/11063</a>

윈도우 운영체제의 시간 함수 (2) - Sleep 함수의 동작 방식
; <a target='tab' href='https://www.sysnet.pe.kr/2/0/11065'>https://www.sysnet.pe.kr/2/0/11065</a>
</pre>
 
저 usleep 함수가 micro-second 단위의 지연 기능을 일반적인 Sleep Win32 API처럼 구현될 수는 없다는 것을 알 수 있을 것입니다. 즉, usleep을 호출한 순간 CPU 소비를 하지 않으면서 운영체제가 해당 시간이 지난 후 스레드를 깨워 주는 식으로 동작할 수는 없다는 것입니다. 
 
왜냐하면, 윈도우 운영체제의 경우 기본적으로 16ms, 빠르게 설정한 경우 1ms마다 스케줄러가 스레드를 깨워 동작하게 되는데요, 따라서 마이크로 초 단위로 설정하고 싶어도 어차피 최소 1ms 이후에 스레드가 깨어나 동작하게 되므로 의미가 없는 것입니다. 
 
<hr style='width: 50%' /> 
 
혹시 이 기능을 운영체제가 제공해야 한다면 어떤 식이어야 할까요? 우선, 운영체제의 도움을 받기 위해 User 모드에서 Kernel 모드로의 전환 비용을 고려해야 합니다. 가령, 다음의 글을 보면, 
 
<pre style='margin: 10px 0px 10px 10px; padding: 10px 0px 10px 10px; background-color: #fbedbb; overflow: auto; font-family: Consolas, Verdana;' >
How many cycles does it take to switch from user mode to kernel mode on an x86 / x64 chip (Windows or Linux/Unix)?
; <a target='tab' href='https://www.quora.com/How-many-cycles-does-it-take-to-switch-from-user-mode-to-kernel-mode-on-an-x86-x64-chip-(Windows-or-Linux-Unix)'>https://www.quora.com/How-many-cycles-does-it-take-to-switch-from-user-mode-to-kernel-mode-on-an-x86-x64-chip-(Windows-or-Linux-Unix)</a>
</pre>
 
<div style='BACKGROUND-COLOR: #ccffcc; padding: 10px 10px 5px 10px; MARGIN: 0px 10px 10px 10px; FONT-FAMILY: Malgun Gothic, Consolas, Verdana; COLOR: #005555'>
A raw hardware switch, i.e. a sysenter directly to a sysexit instruction is in the 100-200 cycle range ... In practice the leanest, meanest system call you're likely to pull off, e.g. getppid, will take 1000 cycles or so. 
</div> 
 
sysenter/sysexit만으로도 100에서 200 사이클이 소비되고, getppid 같은 간단한 시스템 함수조차도 1,000 사이클이 소비된다고 합니다. 그렇다면, 여러분의 CPU가 보통 3~4Ghz로 동작할 텐데요, 계산을 간단하게 유지하기 위해 1GHz CPU라고 가정하면, 
 
<pre style='margin: 10px 0px 10px 10px; padding: 10px 0px 10px 10px; background-color: #fbedbb; overflow: auto; font-family: Consolas, Verdana;' >
1GHz = 1000 * 1000 * 1000 * 1

1cycle 소비 시간 = 1/1000000000
 = 0.000000001초
</pre>
 
1cycle에 0.000000001초가 걸립니다. 그럼 getppid API를 기준으로 1000 사이클이 소비된다고 가정했을 때 해당 usleep 시스템 함수를 호출하는 것만으로 0.000001초가 걸립니다. 즉, 시스템 함수의 호출만으로 1마이크로 초가 걸리는 것입니다. 
 
하지만, 아직 가장 큰 문제가 해결되지 않았습니다. 마이크로 초 시간 동안 스레드를 쉬게 하려면 마이크로 초 단위로 스케줄러를 동작시켜줄 인터럽트 발생 타이머가 필요합니다. 만약 PC에 그 하드웨어가 있다고 가정하고, CPU가 약 1천 개의 사이클로 명령을 수행할 때마다 인터럽트를 발생시켜 인터럽트 핸들러를 수행시키도록 하는 상황이라면 그 부하는 CPU의 성능을 심각하게 저하시킬 것입니다. 
 
이쯤 되면, 마이크로 초의 sleep 기능이 얼마나 구현이 힘든 것인지 느낌이 오시죠? ^^ 
 
<hr style='width: 50%' /> 
 
그나저나, 리눅스에서는 어떻게 usleep 기능을 구현하고 있는지는 모르겠지만, 일단 윈도우에서 이 기능은 user 모드에서 무한 루프를 돌며 시간을 측정하는 식으로밖에 구현할 수 없습니다. 결국 C#에서 구현한다면 이런 식으로 흉내 낼 수 있습니다. 
 
<a name='usleep'></a>
<pre style='margin: 10px 0px 10px 10px; padding: 10px 0px 10px 10px; background-color: #fbedbb; overflow: auto; font-family: Consolas, Verdana;' >
static internal class NativeMethods
{
 [DllImport("Kernel32.dll")]
 static extern bool QueryPerformanceCounter(out long lpPerformanceCount);

[DllImport("Kernel32.dll")]
    static extern bool QueryPerformanceFrequency(out long ticksPerSecond);

static long _ticksPerMicroSeconds;

static NativeMethods()
    {
        long ticksPerSecond = 0;
        QueryPerformanceFrequency(out ticksPerSecond);
        _ticksPerMicroSeconds = ticksPerSecond / 1000 / 1000;
    }

public static void uSleep(long waitTime)
    {
        long utime1 = 0, utime2 = 0;

QueryPerformanceCounter(out utime1);
        utime1 = utime1 / _ticksPerMicroSeconds;

do
 {
 QueryPerformanceCounter(out utime2);
 utime2 = utime2 / _ticksPerMicroSeconds;
 } while ((utime2 - utime1) &lt; waitTime);
 }
}
</pre>
 
어떻게든 CPU를 쉬게 하고 싶지만, 결국 CPU를 쉬게 하려는 구조를 구현하려면 CPU가 더 일하게 되는 아이러니한 상황이 발생하므로, 차라리 필요한 스레드에 한해 저렇게 무한 루프로 구현하는 것이 오히려 CPU를 쉴 수 있게 해주는 것입니다. ^^

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</div>

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