Microsoft MVP성태의 닷넷 이야기
글쓴 사람
정성태 (techsharer at outlook.com)
홈페이지
첨부 파일

C# - CLR ThreadPool의 I/O 스레드에 작업을 맡기는 방법

답 먼저 이야기하면, ThreadPool에서 제공하는 RegisterWaitForSingleObject 정적 메서드를 이용하면 됩니다.

RegisterWaitForSingleObject function (winbase.h)
; https://docs.microsoft.com/en-us/windows/win32/api/winbase/nf-winbase-registerwaitforsingleobject

ThreadPool.RegisterWaitForSingleObject Method
; https://docs.microsoft.com/en-us/dotnet/api/system.threading.threadpool.registerwaitforsingleobject

ThreadPool.RegisterWaitForSingleObject의 경우 인자로 WaitHandle을 받아들이는데요, 따라서 그것을 상속한 System.Threading.EventWaitHandle, System.Threading.Mutex, System.Threading.Semaphore 개체와 연동할 수 있습니다.

예를 들어 볼까요?

EventWaitHandle을 이용해 작업을 추가하고, 별도로 생성한 스레드에서 그 이벤트를 대기해 처리하는 코드를 다음과 같이 만들 수 있습니다. (전형적인 Producer/Consumer 모델입니다.)

using System;
using System.Collections.Concurrent;
using System.Runtime.Versioning;

[assembly: SupportedOSPlatform("windows")]

internal class Program
{
    static EventWaitHandle _signal = new EventWaitHandle(false, EventResetMode.AutoReset);
    static ConcurrentQueue<string> _works = new ConcurrentQueue<string>();

    static void Main(string[] args)
    {
        Thread t = new Thread(consumerFunc);
        t.Start();

        while (true)
        {
            string? text = Console.ReadLine();
            if (string.IsNullOrEmpty(text))
            {
                break;
            }

            _works.Enqueue(text);
            _signal.Set();
        }
    }

    private static void doWork(string text)
    {
        Console.WriteLine($"echo: {text}");
    }

    private static void consumerFunc(object? obj)
    {
        while (true)
        {
            _signal.WaitOne();

            if (_works.TryDequeue(out var text) == true)
            {
                doWork(text);
            }
        }
    }
}

위의 코드를 보면, "Consumer" 역할을 위해 별도의 스레드를 생성했는데요, 사실 스레드를 하나 별도로 유지하는 게 은근히 귀찮은 작업입니다. (혹은 다중 스레드로 consumer 역할을 하는 경우까지 생각하면 더더욱 귀찮습니다. ^^;) 기왕이면, 기본적으로 활성화되어 있는 CLR ThreadPool에 작업을 맡기는 것도 좋을 텐데요, 바로 이런 처리를 ThreadPool.RegisterWaitForSingleObject로 할 수 있습니다.

실제로, 아래의 소스 코드는 ThreadPool.RegisterWaitForSingleObject를 이용해 동일한 기능을 구현한 것입니다.

using System.Collections.Concurrent;
using System.Runtime.Versioning;

[assembly: SupportedOSPlatform("windows")]

internal class Program
{
    static EventWaitHandle _signal = new EventWaitHandle(false, EventResetMode.AutoReset);
    static ConcurrentQueue<string> _works = new ConcurrentQueue<string>();

    static void Main(string[] args)
    {
        RegisteredWaitHandle rwh = ThreadPool.RegisterWaitForSingleObject(_signal, doWork, null, -1, false);

        while (true)
        {
            string? text = Console.ReadLine();
            if (string.IsNullOrEmpty(text))
            {
                break;
            }

            _works.Enqueue(text);
            _signal.Set();
        }

        rwh.Unregister(_signal);
    }

    private static void doWork(object? state, bool timedOut)
    {
        if (_works.TryDequeue(out var text) == true)
        {
            Console.WriteLine($"echo: {text}");
        }
    }
}

좀 더 간결해졌죠? ^^ 게다가 아래의 글에서는,

AutoReset, ManualReset, Monitor.Wait의 차이
; https://www.sysnet.pe.kr/2/0/1015#4

Consumer 역할의 스레드 제거를 우아하게 하기 위해 ManualReset 이벤트까지 활용했어야 하는데 ThreadPool.RegisterWaitForSingleObject를 이용하면 그것마저도 필요가 없습니다. (어찌 보면, BlockingCollection<T>을 이용하는 것보다 더 쉽습니다.)




해본 김에, 적당한 활용 사례를 하나 더 들어볼까요? 예전에 썼던 글이 하나 떠오르는데요,

PInvoke 호출을 이용한 비동기 파일 작업
; https://www.sysnet.pe.kr/2/0/1750

위의 코드는 C#의 FileStream.WriteAsync를 Win32 API를 이용해 직접 구현한 것입니다. 하지만 아쉽게도 비동기 동작으로 WriteFile API는 호출했지만, WaitHandle.WaitAny를 이용해 대기함으로써 사실상 처리는 동기 방식과 다를 바가 없었습니다.

이것을 ThreadPool.RegisterWaitForSingleObject을 이용해 처리하면 BCL의 WriteAsync 메서드와 유사하게 동작을 흉내 낼 수 있습니다.

using Microsoft.Win32.SafeHandles;
using System.Diagnostics.CodeAnalysis;
using System.Runtime.InteropServices;
using System.Runtime.Versioning;
using System.Text;

[assembly: SupportedOSPlatform("windows")]

class Program
{
    [DllImport("kernel32.dll", SetLastError = true)]
    public static extern SafeFileHandle CreateFile(
       String pipeName,
       uint dwDesiredAccess,
       uint dwShareMode,
       IntPtr lpSecurityAttributes,
       uint dwCreationDisposition,
       uint dwFlagsAndAttributes,
       IntPtr hTemplate);

    [DllImport("kernel32.dll", SetLastError = true)]
    static extern bool WriteFile(SafeFileHandle hFile, byte[] lpBuffer,
       int nNumberOfBytesToWrite, out uint lpNumberOfBytesWritten,
       [In] ref System.Threading.NativeOverlapped lpOverlapped);

    public const int FILE_FLAG_OVERLAPPED = 0x40000000;

    static void Main(string[] args)
    {
        string txt = new string('t', 1024 * 1024 * 600);
        byte[] buf = Encoding.ASCII.GetBytes(txt);

        File.Delete(@"C:\temp\test.txt");

        using (SafeFileHandle pHandle = CreateFile(@"c:\temp\test.txt",
                (uint)FileAccess.ReadWrite,
                0,
                IntPtr.Zero,
                (uint)2,
                FILE_FLAG_OVERLAPPED,
                IntPtr.Zero))
        {
            uint written;
            NativeOverlapped o = new NativeOverlapped();

            EventWaitHandle writeEvent = new EventWaitHandle(false, EventResetMode.AutoReset);
            o.EventHandle = writeEvent.SafeWaitHandle.DangerousGetHandle();

            if (WriteFile(pHandle, buf, buf.Length, out written, ref o) == false)
            {
                int lastError = Marshal.GetLastWin32Error();
                if (lastError == 997) //  ERROR_IO_PENDING == 997
                {
                    OverlappedParameter op = new OverlappedParameter()
                    {
                        Event = writeEvent,
                    };

                    op.WaitHandle = ThreadPool.RegisterWaitForSingleObject(writeEvent, WriteCompleted, op, -1, false);
                    op.TryUnregister();
                }
                else
                {
                    // Write File Error
                    Console.WriteLine("Write File Error");
                    writeEvent.Close();
                }
            }
        }

        Console.WriteLine("Press Enter to exit ...");
        Console.ReadLine();
    }

    public static void WriteCompleted(object? objState, bool timedOut)
    {
        OverlappedParameter? op = objState as OverlappedParameter;
        if (op == null)
        {
            return;
        }

        Console.WriteLine("async WriteCompleted");
        op.Done();
    }
}

public class OverlappedParameter
{
    [AllowNull]
    public EventWaitHandle Event { get; set; } = null;

    [AllowNull]
    public RegisteredWaitHandle WaitHandle { get; set; } = null;

    bool _done;
    bool _disposed;

    public void Done()
    {
        _done = true;
        TryUnregister();
    }

    public void TryUnregister()
    {
        if (_done == false)
        {
            return;
        }

        lock (Event)
        {
            if (_disposed == true)
            {
                return;
            }

            _disposed = true;

            WaitHandle.Unregister(Event);
            Event.Dispose();
        }
    }
}

오~~~ 좀 그럴 듯하게 바뀌었습니다. ^^




그나저나, ThreadPool.RegisterWaitForSingleObject로 인해 콜백을 호출하는 스레드는 Worker일까요? I/O일까요? ThreadPool.SetMaxThreads를 이용해 간단하게 테스트해 보면 됩니다. ^^

C# - ThreadPool.SetMaxThreads 사용법
; https://www.sysnet.pe.kr/2/0/13058

각각 다음과 같은 2가지 경우로 실행해 보면 될 텐데요,

// Worker 스레드 수를 최대 1개로 변경
ThreadPool.SetMinThreads(1, 4);
ThreadPool.SetMaxThreads(1, 4);

// I/O 스레드 수를 최대 1개로 변경
ThreadPool.SetMinThreads(4, 1);
ThreadPool.SetMaxThreads(4, 1);

위와 같은 설정 상태에서 WriteAsync를 2번 연이어 호출하고 콜백 메서드에서는 의도적으로 5초 정도 지연하면 결과를 금방 확인할 수 있습니다.

static void Main(string[] args)
{
    ThreadPool.SetMinThreads(...[스레드 제약]...);
    ThreadPool.SetMaxThreads(...[스레드 제약]...);

    // ...[생략]...
    WriteAsync(pHandle, buf); // RegisterWaitForSingleObject 호출을 이용한 비동기 파일 Write를 담고 있는 메서드 
    WriteAsync(pHandle, buf);

    // ...[생략]...
    Console.WriteLine("Press Enter to exit ...");
    Console.ReadLine();
}

public static void WriteCompleted(object? objState, bool timedOut)
{
    Console.WriteLine($"{DateTime.Now} async WriteCompleted");

    Thread.Sleep(1000 * 5);

    // ...[생략]...
}

우선, Worker 스레드를 1개로 제한했을 때는 이런 식으로 출력이 되었고,

2022-05-14 오전 12:25:42 async WriteCompleted
Press Enter to exit ...
2022-05-14 오전 12:25:42 async WriteCompleted

I/O 스레드를 1개로 제한했을 때는 이런 식으로 출력이 되었습니다.

2022-05-14 오전 12:26:01 async WriteCompleted
Press Enter to exit ...
2022-05-14 오전 12:27:06 async WriteCompleted

즉, ThreadPool.RegisterWaitForSingleObject로 인한 콜백은 I/O 스레드에서 호출되는 것입니다. 그렇다면, 다음과 같이 ThreadPool의 사용법이 정리가 됩니다.

[Worker 스레드에 작업을 할당] ThreadPool.QueueUserWorkItem
[I/O 스레드에 작업을 할당] ThreadPool.RegisterWaitForSingleObject

(첨부 파일은 이 글의 예제 코드를 포함합니다.)




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

[연관 글]






[최초 등록일: ]
[최종 수정일: 5/14/2022]

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
 




[1]  2  3  4  5  6  7  8  9  10  11  12  13  14  15  ...
NoWriterDateCnt.TitleFile(s)
13094정성태7/6/202218오류 유형: 816. Golang - "short write" 오류 원인
13093정성태7/5/202257.NET Framework: 2029. C# - HttpWebRequest로 localhost 접속 시 2초 이상 지연
13092정성태7/3/2022121.NET Framework: 2028. C# - HttpWebRequest의 POST 동작 방식파일 다운로드1
13091정성태7/3/202279.NET Framework: 2027. C# - IPv4, IPv6를 모두 지원하는 서버 소켓 생성 방법
13090정성태6/29/202260오류 유형: 815. PyPI에 업로드한 패키지가 반영이 안 되는 경우
13089정성태6/28/202280개발 환경 구성: 646. HOSTS 파일 변경 시 Edge 브라우저에 반영하는 방법
13088정성태6/27/202258개발 환경 구성: 645. "Developer Command Prompt for VS 2022" 명령행 환경의 폰트를 바꾸는 방법
13087정성태6/23/2022129스크립트: 41. 파이썬 - FastAPI / uvicorn 호스팅 환경에서 asyncio 사용하는 방법
13086정성태6/22/2022238.NET Framework: 2026. C# 11 - 문자열 보간 개선 2가지파일 다운로드1
13085정성태6/22/2022192.NET Framework: 2025. C# 11 - 원시 문자열 리터럴(raw string literals)파일 다운로드1
13084정성태6/21/202270개발 환경 구성: 644. Windows - 파이썬 2.7을 msi 설치 없이 구성하는 방법
13083정성태6/20/2022195.NET Framework: 2024. .NET 7에 도입된 GC의 메모리 해제에 대한 segment와 region의 차이점
13082정성태6/19/2022117.NET Framework: 2023. C# - Process의 I/O 사용량을 보여주는 GetProcessIoCounters Win32 API파일 다운로드1
13081정성태6/17/2022192.NET Framework: 2022. C# - .NET 7 Preview 5 신규 기능 - System.IO.Stream ReadExactly / ReadAtLeast파일 다운로드1
13080정성태6/17/2022129개발 환경 구성: 643. Visual Studio 2022 17.2 버전에서 C# 11 또는 .NET 7.0 preview 적용
13079정성태6/17/202296오류 유형: 814. 파이썬 - Error: The file/path provided (...) does not appear to exist
13078정성태6/16/2022188.NET Framework: 2021. WPF - UI Thread와 Render Thread파일 다운로드1
13077정성태6/15/2022116스크립트: 40. 파이썬 - postgresql 환경 구성
13075정성태6/15/2022201Linux: 50. Linux - apt와 apt-get의 차이 [2]
13074정성태6/13/2022205.NET Framework: 2020. C# - NTFS 파일에 사용자 정의 속성값 추가하는 방법파일 다운로드1
13073정성태6/12/2022244Windows: 207. Windows Server 2022에 도입된 WSL 2
13072정성태6/10/2022157Linux: 49. Linux - ls 명령어로 출력되는 디렉터리 색상 변경 방법
13071정성태6/9/2022200스크립트: 39. Python에서 cx_Oracle 환경 구성
13070정성태6/8/2022243오류 유형: 813. Windows 11에서 입력 포커스가 바뀌는 문제 [1]
13069정성태5/26/2022495.NET Framework: 2019. C# - .NET에서 제공하는 3가지 Timer 비교
[1]  2  3  4  5  6  7  8  9  10  11  12  13  14  15  ...