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Golang 언어 기능에 대한 심층 분석: 멀티스레드 프로그래밍 및 작업 스케줄링

王林

풀어 주다： 2023-07-18 14:33:24

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Golang 언어 기능에 대한 심층 분석: 멀티 스레드 프로그래밍 및 작업 스케줄링

소개:
Golang(Go 언어라고도 함)은 정적으로 강력한 유형의 언어로 뛰어난 성능과 간결한 구문으로 인해 점차 개발자들에게 사랑을 받고 있습니다. . 설계 목표 중 하나는 멀티 스레드 프로그래밍을 지원하는 것입니다. 고루틴과 채널의 기능을 통해 개발자는 멀티 스레드 프로그래밍을 쉽게 구현할 수 있습니다. 이 기사에서는 작업 스케줄링과 코루틴 간의 관계에 초점을 맞춰 Golang의 다중 스레드 프로그래밍 기능을 깊이 탐구합니다.

멀티 스레드 프로그래밍 및 코루틴:
Golang에서 가장 기본적인 동시성 단위는 가벼운 스레드로 이해될 수 있는 코루틴(Goroutine)입니다. 기존 스레드에 비해 코루틴의 생성 및 소멸 오버헤드가 매우 적고 컨텍스트 전환을 효율적으로 수행할 수 있으므로 Golang에서는 성능 문제에 대한 걱정 없이 동시에 작업을 실행할 수 있는 많은 수의 코루틴을 만들 수 있습니다.

다음은 코루틴을 생성하고 시작하는 방법을 보여주는 간단한 샘플 코드입니다.

package main

import (
    "fmt"
    "time"
)

func main() {
    go hello()
    time.Sleep(1 * time.Second)
    fmt.Println("main goroutine exit")
}

func hello() {
    fmt.Println("Hello, Golang!")
}

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위의 예에서는 go 키워드를 통해 코루틴을 생성하고 < The code>main 함수가 이 코루틴을 시작합니다. main 함수에서는 코루틴이 정상적으로 실행될 수 있는지 확인하기 위해 time.Sleep 함수를 통해 1초 동안 기다립니다. 마지막으로 main 함수가 끝나기 전에 메시지를 출력하고 코루틴이 끝날 때까지 기다립니다. 프로그램을 실행하면 다음과 같은 출력을 얻을 수 있습니다. go关键字创建了一个协程，并通过main函数启动了这个协程。在main函数中，我们通过time.Sleep函数等待1秒，以确保协程能够正常运行。最后，我们输出一条消息，并在main函数结束前等待协程的结束。运行该程序，可以得到以下输出：

Hello, Golang!
main goroutine exit

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可以看到，协程的创建和启动非常简单，只需使用go

package main

import (
    "fmt"
    "time"
)

func main() {
    for i := 0; i < 5; i++ {
        go worker(i)
    }

    time.Sleep(3 * time.Second)
    fmt.Println("main goroutine exit")
}

func worker(id int) {
    fmt.Printf("Worker %d started
", id)
    time.Sleep(1 * time.Second)
    fmt.Printf("Worker %d finished
", id)
}

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보다시피 코루틴의 생성과 시작은 매우 간단합니다. go 키워드를 사용하면 됩니다. 코루틴의 코드는 비동기적으로 실행되며 기본 스레드의 실행을 차단하지 않습니다.

작업 스케줄링과 코루틴의 관계:

Golang의 스케줄러(Scheduler)는 코루틴 간의 실행을 조정하는 역할을 담당합니다. 스케줄러는 코루틴을 시스템의 스레드(Thread)에 할당하여 물리적 스레드에서 코루틴의 스케줄링 및 실행을 구현합니다. Golang의 스케줄러는 런타임 시스템(런타임)의 일부로 코루틴 실행 중 작업 실행을 예약하고 우선순위 관리, 컨텍스트 전환, 차단/깨우기 등의 작업을 구현합니다.

Golang에서 스케줄러는 GMP 모델이라는 스레드 관리 전략을 채택합니다. G는 글로벌(Global), P는 물리적 스레드(Physical Thread), M은 머신(Machine)을 의미합니다. GMP 모델의 핵심 아이디어는 코루틴(Goroutine)을 물리적 스레드(Thread)에 바인딩하고, 스케줄러(Scheduler)를 통해 코루틴 실행 작업을 다른 스레드에 동적으로 할당하는 것입니다.

Golang의 스케줄러는 선점형 스케줄링 전략을 채택합니다. 즉, 코루틴이 실행되는 데 너무 오래 걸리거나 차단되면 스케줄러는 프로그램의 동시성 성능을 향상시키기 위해 다른 코루틴의 실행을 적극적으로 예약합니다. 스케줄러는 또한 프로그램의 전반적인 성능을 보장하기 위해 코루틴의 우선순위와 작업 유형을 기반으로 작업의 실행 순서를 동적으로 조정합니다.

다음은 여러 코루틴 간의 스케줄링 관계를 보여주는 샘플 코드입니다.

Worker 0 started
Worker 1 started
Worker 2 started
Worker 3 started
Worker 4 started
Worker 4 finished
Worker 0 finished
Worker 1 finished
Worker 2 finished
Worker 3 finished
main goroutine exit

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위 예에서는 작업을 동시에 실행하기 위해 5개의 코루틴을 만들었습니다. 각 코루틴은 자체 ID를 출력하고 작업 실행 전후에 수면 시뮬레이션이 수행됩니다. 모든 코루틴이 실행될 수 있도록 메인 스레드에서 3초 동안 기다립니다. 이 프로그램을 실행하면 다음과 같은 출력을 얻을 수 있습니다.

rrreee

여러 코루틴 간의 실행 순서가 불확실하고 실행될 때마다 출력 순서가 다를 수 있음을 알 수 있습니다. 이는 스케줄러가 동시성 성능을 향상시키기 위해 다양한 스레드에서 코루틴 실행을 동적으로 예약하기 때문입니다. 또한, 코루틴의 실행 순서는 운영체제, 하드웨어 환경 등의 요인에 의해서도 영향을 받습니다.

결론:

Golang의 멀티 스레드 프로그래밍 및 작업 스케줄링 기능에 대한 심층 분석을 통해 Golang이 간단하고 효율적인 동시 프로그래밍 모델을 제공한다는 것을 알 수 있습니다. 코루틴과 채널의 특성을 통해 동시 작업의 할당 및 예약을 쉽게 구현할 수 있으며 멀티 코어 프로세서의 성능 이점을 최대한 활용할 수 있습니다. 실제 프로젝트에서는 특정 작업과 요구 사항에 따라 코루틴과 채널을 유연하게 사용하여 고품질 동시 프로그래밍을 달성할 수 있습니다.

참고자료: