2.4.1절. 파일지정자를 비동기입출력 방식으로 변경

비동기 입출력을 위해서는 관심있는 파일지정자를 비동기 모드로 변경시켜야 한다.

open(2)등의 함수를 이용해서 파일을 열였을경우 해당 파일지정자는 Sync(동기) 모드로 지정된다. 그럼으로 비동기 모드로 변경하기 위해서는 fcntl(2)등의 함수를 이용해서 비동기 모드로 변경 시켜주어야 한다. fcntl 함수의 사용법에 대해서는 fcntl 사용하기 에 자세하게 설명되어 있는데, 이 문서를 참고하기 바란다.

2.4.2절. 시그널 핸들러 준비

파일지정자를 비동기입출력 모드로 변경했다면, 이제 시그널이 발생했을때 시그널을 처리해야할 핸들러를 준비해주면 된다. 이 핸들러는 해당 어느 파일지정자에 읽을데이타가 있는지 확인을 한후 해당 파일지정자에서 데이타를 읽어와서 이를 처리하는 일을 하게 될것이다.

시그널 핸들러는 SIGIO 에 대해서 준비하면 된다.

2.4.3절. 구현시 몇가지 주의해야할 문제점

비록 여러개의 파일지정자로 부터 입력이 들어온다고 하더라도 오직 하나의 신호만을 사용할수 있음으로, 결과적으로 어떤 파일지정자로 부터 입력이 있었는지를 알수가 없다. 그럼으로 모든 파일지정자를 뒤져서 어떤 파일지정자에 읽기 데이타가 있는지 확인할수밖에 없다.

시그널의 특성때문에 발생할수 있는 문제인데, 시그널이 발생해서 시그널 핸들러를 수행하고 있을때 동일한 시그널이 다시한번 발생한다면 비록 시그널 핸들러가 수행중에 있다고 하더라도 처리중에 빠져나와 버린다. 그럼으로 반드시 시그널 핸들러를 처리할때는 동일한 시그널에 대해서 잠금을 걸어줘야 한다.

시그널은 기본적으로 대기열을 가지지 못하며, 한번에 하나의 시그널정보만을 유지할수 있다. 그럼으로 해당 시그널이 발생해서 핸들러를 사용하고 있는중에 동일한 시그널이 2개이상 발생한다면 시그널을 잃어버리게 된다 - 마지막 시그널만을 유지한다 -. 이는 매우 바쁜 서버에서 데이타를 잃어버릴수도 있음을 의미한다. 이문제를 해결하기 위한 몇가지 방법들이 있긴하지만, 완전한 해결책은 없다. 매우 바쁜 서버이고 데이타를 잃어버리는 문제가 심각할수 있다면 비동기 입출력을 사용해야 하는지에 대해서 고민해야 할 것이다.

역시 시그널의 특성때문에 발생할수 있는 문제인데, 시그널 핸들러가 실행되고 있는 동안은 시그널 핸들러를 호출한 영역에서 블럭된다라는 점이다. 그럼으로 시그널 핸들러의 처리 시간이 길면 길수록, 그 시간동안 다른 입/출력을 처리 못할 확률이 커짐으로 어플리케이션의 효율을 떨어트릴수 있다. 그런 이유로 가급적이면 시그널 핸들러는 짧은 시간에 작업을 끝내도록 해야 한다. 시그널 핸들러는 조건변수를 이용해서 입력을 다루는 쓰레드를 깨워서 원하는 작업을 할수 있도록 해주고, 곧바로 리턴하는 방법이 가장 무난할것 같다.

2.4.4절. 비동기 입출력 구현 모델

위의 몇가지 문제점들까지 해결한 비동기 입출력을 사용하는 네트웍 서버 프로그램의 프로세스는 다음과 같을 것이다.

// 쓰레드 함수
// 시그널 핸들러에서 호출한 쓰레드 함수이다. 
void *thread_func()
{
    pthread_cond_wait 를 이용해서 쓰레드 시그널을 기다린다.  
    어느 파일지정자에서 입력이 있었는지를 검사한다. 
    만약 endpoint (socket 함수를 이용해서 만들어진) 소켓이라면 
    {
        accept 함수를 호출해서 클라이언트를 위한 듣기 소켓을 만들도록 한다. 
    }
    만약 입력이 있는 파일지정자가 듣기 소켓이라면
    {
        read를 호출해서 데이타를 읽어들이고 적절한 작업을 한다. 
    } 
    만약 예외 상황이 발생했다면 
    {
        예외상황을 분석해서, 적절한 행동(종료하든지 하는등의)을 
        취하도록 한다.  
    }
    소켓을 닫고 쓰레드를 종료한다. 
}

// sig_handle 는 시그널이 발생하면 호출할 시그널 핸들러이다. 
void sig_handle()
{
    호출된 시그널을 잠근다. 
    pthread_cond_signal 을 이용해서 쓰레드 시그널을 발생한다. 
    호출된 시그널의 잠금을 해제한다. 
}

int main()
{
    socket 함수를 이용해서 endpoint 소켓지정자를 만든다. 
    socket -> bind -> listen 으로 해당 소켓지정자에 대한 특성 설정 

    fcntl 을 이용하여 endpoint 소켓지정자를 비동기모드로 전환시킨다.  

    signal 핸들러를 지정한다. 
    signal 핸들러의 이름은 sig_handle 로 한다.  

    
    thread_func 쓰레드를 실행시킨다. 
    while(1)
    {
        어떤 작업을 한다. 
    }
}
				

특수한 경우가 아니라면 네트웍서버를 비동기입출력 모드를 이용해서 작업하는 경우는 흔하지 않다. 특별히 select 나 poll 등에 비해서 특이한 잇점이 없으며, 제대로 구현하려면 꽤 까다롭기 때문이다. 대기열을 가지지 못하는 시그널의 특징도 무시못할 문제점이다 - 이 문제는 realtime signal 을 이용해서 해결할수 있을것이다 -.

네트웍 서버를 비동기 입출력모드로 만들고자 한다면, 아마도 realtime signal 을 사용해야 할것이다. 그럼에도 비동기 입출력 구현모델을 네트웍 서버를 이용해서 설명하는 것은 비동기 입출력에 대한 기본적인 모든 사항을 포함하면서도 몇가지 생각해야될 문제점들을 알아낼수 있기 때문이다.