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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> <p> 종종 리눅스의 예제 코드에서 usleep을 보게 되는데요,<br /> <br /> <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 > 0 && delay < 1000000) usleep(delay); </pre> <br /> 제가 예전에 설명한 글을 잘 이해하신 분이라면,<br /> <br /> <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> <br /> 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.<br /> <br /> 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.<br /> <br /> <hr style='width: 50%' /><br /> <br /> 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,<br /> <br /> <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> <br /> <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.<br /> </div><br /> <br /> 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,<br /> <br /> <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> <br /> 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. <br /> <br /> 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.<br /> <br /> 이쯤 되면, 마이크로 초의 sleep 기능이 얼마나 구현이 힘든 것인지 느낌이 오시죠? ^^<br /> <br /> <hr style='width: 50%' /><br /> <br /> 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.<br /> <br /> <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) < waitTime); } } </pre> <br /> 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. ^^<br /> </p><br /> <br /><hr /><span style='color: Maroon'>[이 글에 대해서 여러분들과 의견을 공유하고 싶습니다. 틀리거나 미흡한 부분 또는 의문 사항이 있으시면 언제든 댓글 남겨주십시오.]</span> </div>
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