Microsoft MVP성태의 닷넷 이야기
.NET Framework: 1163. C# - 윈도우 환경에서 usleep을 호출하는 방법 [링크 복사], [링크+제목 복사]
조회: 808
글쓴 사람
정성태 (techsharer at outlook.com)
홈페이지
첨부 파일
 

C# - 윈도우 환경에서 usleep을 호출하는 방법

종종 리눅스의 예제 코드에서 usleep을 보게 되는데요,

// filtering_video.c
// ; https://ffmpeg.org/doxygen/trunk/filtering_video_8c-example.html

if (delay > 0 && delay < 1000000)
    usleep(delay);

제가 예전에 설명한 글을 잘 이해하신 분이라면,

윈도우 운영체제의 시간 함수 (1) - GetTickCount와 timeGetTime의 차이점
; https://www.sysnet.pe.kr/2/0/11063

윈도우 운영체제의 시간 함수 (2) - Sleep 함수의 동작 방식
; https://www.sysnet.pe.kr/2/0/11065

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.




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,

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 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.


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,

1GHz = 1000 * 1000 * 1000 * 1

1cycle 소비 시간 = 1/1000000000
                = 0.000000001초

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? ^^




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.

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);
    }
}

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. ^^




[이 글에 대해서 여러분들과 의견을 공유하고 싶습니다. 틀리거나 미흡한 부분 또는 의문 사항이 있으시면 언제든 댓글 남겨주십시오.]

[연관 글]






[최초 등록일: ]
[최종 수정일: 4/22/2022]

Creative Commons License
이 저작물은 크리에이티브 커먼즈 코리아 저작자표시-비영리-변경금지 2.0 대한민국 라이센스에 따라 이용하실 수 있습니다.
by SeongTae Jeong, mailto:techsharer at outlook.com

비밀번호

댓글 작성자
 



2022-03-04 01시42분
[Lyn] 리눅스도 똑같습니다... 지정한 값이나 플랫폼에 따라 usleep(사실상 nanosleep) 은 busy wait 를 하거나, 그냥 지정한 sleep 시간보다 짧지 않은 다음 타이머에 꺠우거나 둘중 하나로 실행됩니다.
일반적으로 데스크탑이나 서버용 리눅스는 모든 sleep 계열 함수가 반드시 커널로의 스위칭을 포함하게 구현되게 되어 있어 위에서 말씀하신 딜레이가 동일하게 걸립니다.
[손님]
2022-03-04 09시26분
@Lyn 님 ^^ 확인 감사합니다.
정성태

1  2  3  [4]  5  6  7  8  9  10  11  12  13  14  15  ...
NoWriterDateCnt.TitleFile(s)
13015정성태3/26/2022696.NET Framework: 1182. C# 11 - ref struct에 ref 필드를 허용
13014정성태3/23/2022566VC++: 155. CComPtr/CComQIPtr과 Conformance mode 옵션의 충돌
13013정성태3/22/2022428개발 환경 구성: 641. WSL 우분투 인스턴스에 파이썬 2.7 개발 환경 구성하는 방법
13012정성태3/21/2022397오류 유형: 803. C# - Local '...' or its members cannot have their address taken and be used inside an anonymous method or lambda expression
13011정성태3/21/2022464오류 유형: 802. 윈도우 운영체제에서 웹캠 카메라 인식이 안 되는 경우
13010정성태3/21/2022475오류 유형: 801. Oracle.ManagedDataAccess.Core - GetTypes 호출 시 "Could not load file or assembly 'System.DirectoryServices.Protocols...'" 오류
13009정성태3/20/2022599개발 환경 구성: 640. docker - ibmcom/db2 컨테이너 실행
13008정성태3/19/2022514VS.NET IDE: 176. 비주얼 스튜디오 - 솔루션 탐색기에서 프로젝트를 선택할 때 csproj 파일이 열리지 않도록 만드는 방법
13007정성태3/18/2022585.NET Framework: 1181. C# - Oracle.ManagedDataAccess의 Pool 및 그것의 연결 개체 수를 알아내는 방법파일 다운로드1
13006정성태3/17/2022584.NET Framework: 1180. C# - ffmpeg(FFmpeg.AutoGen)를 이용한 remuxing.c 예제 포팅
13005정성태3/17/2022519오류 유형: 800. C# - System.InvalidOperationException: Late bound operations cannot be performed on fields with types for which Type.ContainsGenericParameters is true.
13004정성태3/16/2022668디버깅 기술: 182. windbg - 닷넷 메모리 덤프에서 AppDomain에 걸친 정적(static) 필드 값을 조사하는 방법
13003정성태3/15/2022636.NET Framework: 1179. C# - (.NET Framework를 위한) Oracle.ManagedDataAccess 패키지의 성능 카운터 설정 방법
13002정성태3/14/2022645.NET Framework: 1178. C# - ffmpeg(FFmpeg.AutoGen)를 이용한 http_multiclient.c 예제 포팅
13001정성태3/13/2022903.NET Framework: 1177. C# - 닷넷에서 허용하는 메서드의 매개변수와 호출 인자의 최대 수
13000정성태3/12/2022751.NET Framework: 1176. C# - Oracle.ManagedDataAccess.Core의 성능 카운터 설정 방법
12999정성태3/10/2022589.NET Framework: 1175. Visual Studio - 프로젝트 또는 솔루션의 Clean 작업 시 응용 프로그램에서 생성한 파일을 함께 삭제파일 다운로드1
12998정성태3/10/2022597.NET Framework: 1174. C# - ELEMENT_TYPE_FNPTR 유형의 사용 예
12997정성태3/10/2022598오류 유형: 799. Oracle.ManagedDataAccess - "ORA-01882: timezone region not found" 오류가 발생하는 이유
12996정성태3/9/20229840VS.NET IDE: 175. Visual Studio - 인텔리센스에서 오버로드 메서드를 키보드로 선택하는 방법
12995정성태3/8/2022793.NET Framework: 1173. .NET에서 Producer/Consumer를 구현한 BlockingCollection<T>
12994정성태3/8/2022728오류 유형: 798. WinDbg - Failed to load data access module, 0x80004002
12993정성태3/4/2022680.NET Framework: 1172. .NET에서 Producer/Consumer를 구현하는 기초 인터페이스 - IProducerConsumerCollection<T>
12992정성태3/3/2022856.NET Framework: 1171. C# - BouncyCastle을 사용한 암호화/복호화 예제파일 다운로드1
12991정성태3/2/2022731.NET Framework: 1170. C# - ffmpeg(FFmpeg.AutoGen)를 이용한 transcode_aac.c 예제 포팅
12990정성태3/2/2022715오류 유형: 797. msbuild - The BaseOutputPath/OutputPath property is not set for project '[...].vcxproj'
1  2  3  [4]  5  6  7  8  9  10  11  12  13  14  15  ...