POSIX Thread(약어 PThread)는 유닉스 계열 시스템에서 일반적으로 사용하는 스레드 관련 표준 API이다.

설명

int pthread_create(pthread_t *thread, const pthread_attr_t *attr, void *(*start_routine)(void *), void *arg);

: 스레드 생성을 위해서 사용한다.

첫번째 argument인 thread 는 스레드가 성공적으로 생성되었을때 생성된 스레드를 식별하기 위해서 사용되는 스레드 식별자이다.

두번째 argument인 attr 은 스레드 특성을 지정하기 위해서 사용하며, 기본 스레드 특성을 이용하고자 할 경우에 NULL 을 사용한다.

세번째 argument인 start_routine는 분기시켜서 실행할 스레드 함수이며,

네번째 argument인 arg는 스레드 함수의 인자이다.

성공적으로 생성될경우 0을 리턴한다.

int pthread_join(pthread_t th, void **thread_return);

: 첫번째 argument인 th는 기다릴(join)할 스레드 식별자이며, 두번째 argument thread_return은 스레드의 리턴(return) 값이다. thread_return 이 NULL 이 아닐경우 해다 포인터로 스레드 리턴 값을 받아올수 있다.

int pthread_detach(pthread_t th);

: detach 는 “떼어내다” 라는 뜻을 가지며 main 스레드에서 pthread_create를 이용해 생성된 스레드를 분리시킨다. 이 함수는 식별자인 th는 스레드를 detach 시키는데, detach 되었을경우 해당(detach 된) 스레드가 종료될경우 pthread_join 을 호출하지 않더라도 즉시 모든 자원이 해제(free) 된다.

void pthread_exit(void *retval);

: pthread_exit는 현재 실행중인 스레드를 종료시키고자 할때 사용한다. 만약 pthread_cleanup_push가 정의되어 있다면, pthread_exit가 호출될경우 cleanup handler가 호출된다. 보통 이 cleanup handler은 메모리를 정리하는 등의 일을 하게 된다.

void pthrad_cleanup_push(void (*routine) (void *), void *arg);

: 이것은 cleanup handlers를 인스톨하기 위해서 사용된다. pthread_exit(3) 가 호출되어서 스레드가 종료될때 pthread_cleanup_push에 의해서 인스톨된 함수가 호출된다. routine이 스레드가 종료될때 호출되는 함수이다. arg는 argument이다. cleanup handlers 는 주로 자원을 되돌려주거나, mutex 잠금등의 해제를 위한 용도로 사용된다.

만약 mutex 영역에서 pthread_exit가 호출되어 버릴경우 다른 스레드에서 영원히 block 될 수 있기 때문이다. 또한 malloc으로 할당받은 메모리, 열린 파일지정자(=file descriptor)를 닫기 위해서도 사용한다.

void pthread_cleanup_pop(int execute);

: pthread_cleanup_push와 함께 사용되며, install 된 cleanup handler을 제거하기 위해서 사용된다.

만약 execute 가 0 이라면, pthread_cleanup_push에 의해 인스톨된 cleanup handler를 (실행시키지 않고)삭제만 시킨다. 0이 아닌 숫자라면 cleanup handler을 실행시키고 삭제 된다.

그리고 pthread_cleanup_push와 pthread_cleanup_pop은 반드시 같은 함수내의 같은 레벨의 블럭에서 한 쌍으로 사용해야 한다.

pthread_t pthread_self(void);

: pthread_self를 호출하는 현재 스레드의 스레드식별자를 되돌려준다.

int pthread_mutex_init(pthread_mutex_t *mutex, const pthread_mutex_attr *attr);

: mutex 는 여러개의 스레드가 공유하는 데이타를 보호하기 위해서 사용되는 도구로써, 보호하고자 하는 데이타를 다루는 코드영역을 단지 한번에 하나의 스레드만 실행가능 하도록 하는 방법으로 공유되는 데이타를 보호한다. 이러한 코드영역(하나의 스레드만 점유가능한)을 critical section 이라고 하며, mutex 관련 API 를 이용해서 관리할수 있다.

pthread_mutex_init는 mutex 객체를 초기화 시키기 위해서 사용한다. 첫번째 인자로 주어지는 mutex 객체 mutex를 초기화시키며, 두번째 인자인 attr를 이용해서 mutex 특성을 변경할수 있다. 기본 mutex 특성을 이용하기 원한다면 NULL을 사용하면 된다.

mutex 특성(종류)에는 “fast”, “recursive”, “error checking” 의 종류가 있으며, 기본으로 “fast” 가 사용된다.

int pthread_mutex_destroy(pthread_mutex_t *mutex);

: 인자로 주어진 뮤텍스 객체 mutex를 제거하기 위해서 사용된다. mutex는 pthread_mutex_init()함수를 이용해서 생성된 뮤텍스 객체이다.

pthread_mutex_destroy를 이용해서 제대로 mutex를 삭제하려면 이 mutex는 반드시 unlock 상태이여야 한다.

int pthread_mutex_lock(pthread_mutex_t *mutex);

: pthread_mutex_lock는 critical section에 들어가기 위해서 mutex lock 을 요청한다. 만약 이미 다른 스레드에서 mutex lock를 얻어서 사용하고 있다면 다른 스레드에서 mutex lock(뮤텍스 잠금)을 해제할때까지(사용할수 있을때까지) 블럭 된다.

만약 다른 어떤 스레드에서도 mutex lock을 사용하고 있지 않다면, 즉시 mutex lock을 얻을수 있게 되고 critical section에 진입하게 된다. critical section에서의 모든 작업을 마쳐서 사용하고 있는 mutex lock이 더이상 필요 없다면 pthread_mutex_unlock를 호출해서 mutex lock를 되돌려준다.

int pthread_mutex_unlock(pthread_mutex_t *mutex);

: critical section에서의 모든 작업을 마치고 mutex lock을 돌려주기 위해서 사용한다. pthread_mutex_unlock를 이용해서 mutex lock를 되돌려주면 다른 스레드에서 mutex lock를 얻을수 있는 상태가 된다.

pthread_cond_t(조건변수) : 공유 데이터에 대한 특정 조건에 따라 스레드의 실행을 중지하거나 다시 실행시키는 역할을 하는 동기화 장치

기본적인 연산

조건변수에 시그널을 보낸다(특정 조건이 만족된 경우), 조건변수를 기다린다(다른 스레드가 해당 조건 변수에 시그널을 보낼 때까지 스레드의 실행이 중지됨)

조건변수는 한 스레드가 조건 변수를 기다릴 준비를 하는 동안 (실제로 대기하기 전에) 다른 스레드가 해당 조건변수에 시그널을 보내는 것과 같은 경쟁 상태를 방지하기 위해 항상 뮤텍스와 함께 사용되야 한다.

메서드 설명

int pthread_cond_init(pthread_cond_t *cond, pthread_condattr_t *cond_attr)

: pthread_cond_init는 조견변수 (condition variable)cond를 초기화하기 위해서 사용한다. attr를 이용해서 조건변수의 특성을 변경할수 있으며, NULL을 줄경우 기본특성으로 초기화된다.

pthread_cond_t cond = PTHREAD_COND_INITIALIZER;
or
pthread_cond_init(&cond, NULL);

: 조건변수 cond는 상수 PTHREAD_COND_INITIALIZER을 이용해서도 초기화 할 수 있다. 즉 다음과 같은 2가지 초기화 방법이 존재한다.

int pthread_cond_signal(pthread_cond_t *cond)

: 조건변수 cond에 시그널을 보낸다. 시그널을 보낼경우 cond에서 기다리는(wait) 스레드가 있다면 스레드를 깨우게 된다(봉쇄가 풀림). 만약 조건변수 cond를 기다리는 스레드가 없다면, 아무런 일도 일어나지 않게되며, 여러개의 스레드가 기다리고 있다면 그 중 하나의 스레드에게만 전달된다. 이때 어떤 스레드에게 신호가 전달될지는 알수 없다.

int pthread_cond_broadcast(pthread_cond_t *cond)

: 조건변수 cond에서 기다리는(wait) 모든 스레드에게 신호를 보내서, 깨운다는 점을 제외하고는 pthread_cond_signal과 동일하게 작동한다.

int pthread_cond_wait(pthread_cond_t *cond, pthread_mutex_t *mutex)

: 조건변수 cond를 통해서 신호가 전달될때까지 블럭된다. 만약 신호가 전달되지 않는다면 영원히 블럭될수도 있다. pthread_cond_wait는 블럭되기 전에 mutex 잠금을 자동으로 되돌려준다.

int pthread_cond_timedwait(pthread_cond_t *cond, pthread_mutex_t *mutex, const struct timespec *abstime)

: 조건변수 cond를 통해서 신호가 전달될때까지 블럭되며 자동으로 mutex을 돌려주는 점에서는 pthread_cond_wait와 동일하다. 그러나 시간체크가 가능해서 abstime 시간동안 신호가 도착하지 않는다면 error를 발생하면서 리턴한다. 이때 리턴값은 ETIMEDOUT 이다. errno 가 세팅되는게 아닌, 리턴값으로 에러가 넘어오는것에 주의해야 한다.

또한 pthread_cond_timedwait 함수는 다른 signal에 의해서 interrupted 될수 있으며 이때 EINTR을 리턴한다. 이 함수를 쓸때는 interrupted 상황에 대한 처리를 해주어야 한다.

int pthread_cond_destroy(pthread_cond_t *cond)

: pthread_cond_init를 통해서 생성한 조건변수 cond에 대한 자원을 해제한다. destroy 함수를 호출하기 전에 어떤 스레드도 cond에서의 시그널을 기다리지 않는걸 확인해야 한다. 만약 cond 시그널을 기다리는 스레드가 존재한다면, 이 함수는 실패하고 EBUSY 를 리턴한다.

int pthread_attr_init(pthread_attr_t *attr);

: pthread_attr_init는 thread attribute 객체인 attr을 디폴트 값으로 초기화 시킨다.

성공할경우 0을 돌려주고 실패할경우 -1을 되돌려준다.

int pthread_attr_destroy(pthread_attr_t *attr);

: pthread_attr_init에 의해 생성된 thread attribute 객체인 attr을 제거한다. 제거된 attr을 다시 사용하기 위해서는 pthread_attr_init를 이용해서 다시 초기화 해주어야 한다.

int pthread_attr_getscope(const pthread_attr_t *attr, int *scope);

: 스레드가 어떤 영역(scope)에서 다루어지고 있는지를 얻어오기 위해서 사용된다. PTHREAD_SCOPE_SYSTEM과 PTHREAD_SCOPE_PROCESS의 2가지 영역중에 선택할수 있다. SYSTEM 영역 스레드는 user 모드 스레드라고 불리우며, PROCESS 스레드는 커널모드 스레드라고 불리운다. 리눅스의 경우 유저모드 스레드인데, 즉 커널에서 스레드를 스케쥴링하는 방식이 아닌 스레드 라이브러리를 통해서 스레드를 스케쥴링 하는 방식을 사용한다.

int pthread_attr_setscope(pthread_attr_t *attr, int scope);

: 스레드가 어떤 영역(scope)에서 작동하게 할것인지 결정하기 위해서 사용한다. 리눅스의 경우 Kernel Mode 스레드를 지원하지 않음으로 오직 PTHREAD_SCOPE_SYSTEM 만을 선택할수 있다. 반면 솔라리스는 유저모드와 커널모드중 선택이 가능하다.

int pthread_attr_getdetachstate(pthread_attr_t *attr, int detachstate);

: 스레드가 join 가능한 상태(PTHREAD_CREATE_JOINABLE) 인지 detached 상태인지 (PTHREAD_CREATE_DETACHED) 인지를 알아낸다. 알아낸 값은 argument detachstate에 저장된다.

기본은 PTHREAD_CREATE_JOINABLE 이며, pthread_detach를 이용해서 생성된 스레드를 detach 상태로 만들었을경우 또는 pthread_attr_setdetachstate 함수를 이용해서 스레드를 detach 상태로 변경시켰을경우 PTHREAD_CREATE_DETACHED 상태가 된다.

int  pthread_attr_setdetachstate(pthread_attr_t *attr, int detachstate);

: 스레드의 상태를 PTHREAD_CREATE_JOINABLE 혹은 PTHREAD_CREATE_DETACHED 상태로 변경시키기 위해서 사용된다. 아래와 같은 방법으로 사용하면 된다.

Example

pthread_attr_t attr;
...
// JOINABLE 상태로 변경하고자 할때
pthread_attr_setdetachstate(&attr, PTHREAD_CREATE_JOINABLE);
// DETACHED 상태로 변경하고자 할때
pthread_attr_setdetachstate(&attr, PTHREAD_CREATE_DETACHED);

int pthread_sigmask(int how, const sigset_t *newmask, sigset_t *oldmask);

: 스레드에서 시그널은 서로 공유된다. 그런이유로 만약 프로세스에 시그널이 전달되면 프로세스가 생성된 모든 스레드로 시그널이 전달된다. 그러나 특정 스레드만 시그널을 받도록 하고 싶을 때가 있을 것이다. 이 경우 이 함수를 이용하면 된다.

int pthread_kill(pthread_t thread, int signo);

: 스레드 식별번호 thread로 signo 번호의 시그널을 전달한다.

int sigwait(const sigset_t *set, int *sig);

: 시그널 전달을 동기적으로 기다린다.

int pthread_cancel(pthread_t thread);

: 스레드 취소