[ Pintos ] 1.Threads: Alarm Clock

Alarm Clock이 뭐지?

운영체제에는 실행중인 스레드를 잠시 재웠다가 일정 시간이 지나면 다시 깨우도록 하는 기능이 있는데, 이 기능을 Alarm Clock이라고 한다.

운영체제에서는 시스템 자원을 효율적으로 활용하고 다양한 작업을 조율하기 위해서 스레드를 잠시 재웠다가 깨운다.

현재 핀토스에 구현되어 있는 Alarm Clock 기능은 busy-waiting 방식으로 구현되어 있다.

busy-waiting?

• OS에서는 원하는 자원을 얻기 위해 기다리는 것이 아니라 권한을 얻을 때까지 확인하는 것을 의미한다.
• 지금 핀토스에서는 비효율적이라고 함

Busy Waiting 그리고 Sleep

프로그래밍을 하다 보면 동기화를 하기 위해서, 혹은 선행 작업이 끝나기를 기다리기 위해서 wait을 하는 경우가 존재한다.

이 때 사용하는 방식으로 sleep, busy-waiting 두가지 방식이 있다.

Busy Waiting

Busy-waiting이란 어떤 조건을 만족하지 못할 경우에, 그 조건을 만족할 때까지 다른 작업을 수행하지 않고 기다리는 경우를 의미한다. 수도 코드로 보면 더 직관적으로 알 수 있다.

while(cond()){

}
doTask();

Task를 수행하기 이전에 컨디션을 만족하는지 계속해서 loop을 활용해서 검사하는 로직을 넣는 방식이다. 가장 직관적인 waiting 방식이지만, 치명적인 문제가 있다. 프로세스는 계속해서 condition 검사를 하고 있고, 그 조건검사 작업을 수행하고 있기 때문에 CPU 자원을 계속해서 사용한다.(while의 조건을 계속 확인하기 때문에 그 비용이 든다.)

Sleep

Sleep은 어떤 조건을 만족시키지 못하면 특정 시간동안 sleep 상태로 프로세스를 두고, 이후에 조건을 확인하는 방식이다. 아래 수도코드다.

while(cond()){
    sleep(1);
}
doTask();

요구사항: Reimplement timer_sleep(), defined in devices/timer.c

코드부터 보자

void
timer_sleep (int64_t ticks) {
	int64_t start = timer_ticks ();

	ASSERT (intr_get_level () == INTR_ON);
	while (timer_elapsed (start) < ticks)
		thread_yield ();
}

tick은 운영 체제에서 사용되는 작은 시간 단위로, 컴퓨터 시스템의 시간 관리와 이벤트 처리에 중요한 역할을 한다. 기본적으로 system timer는 초당 100회의 ticks을 발생시킨다 (즉, 1 tick = 10ms )

위에서 보았던 busy-waiting 방식으로 구현되어 있다.

• 참고자료

pintos alarmclock

Busy Waiting, Sleep