초짜 플머 헬마

안녕하세요 헬마입니다.

이번에 네임드 파이프에 관련된 클래스를 작성하면서 속도 개선을 위해 중첩된 I/O 를 사용했는데 덕분에 며칠을 삽질했습니다. 중첩된 I/O 에 대해 혼란스러웠던 몇 가지를 확실히 정리할 수 있었네요. 그에 대한 간단한 글을 남겨봅니다.

윈도는 기본적으로 동기/비동기 입출력을 모두 지원합니다. 먼저 동기 입출력은 정말 간단합니다. 함수를 호출하면 완료되었을 때 (성공/실패 ) 를 가지고 반환합니다. 참 알기쉽습니다. 누구나 쓸 수 있습니다. 두번째로 비동기 입출력을 지원하는데 윈도는 비동기 입출력 방법으로 몇 가지를 제공합니다. 그중에서 이번엔 OVERLAPPED I/O 라는 녀석을 다뤄볼까 합니다.

OVERLAPPED I/O 라는건 이름 그대로 어떠한 장치/파일 등에 대한 입출력 작업이 동시에 여러개가 진행될 수 있다는 뜻으로 지어진 이름입니다.

아래와 같은 구조체를 사용합니다.

typedef struct _OVERLAPPED {
    ULONG_PTR Internal;
    ULONG_PTR InternalHigh;
    union {
        struct {
            DWORD Offset;
            DWORD OffsetHigh;
        };

        PVOID Pointer;
    };

    HANDLE hEvent;

} OVERLAPPED, *LPOVERLAPPED;

위의 구조체를 사용해서 비동기 입출력을 사용하는 방법은 크게 2 가지인데 하나는 ReadFile/WriteFile 함수를 사용하는 것이고 다른 하나는 비동기 입출력 전용으로 설계된 ReadFileEx/WriteFileEx 를 사용하는 것 입니다.

ReadFile/WriteFile 함수를 이용해 비동기 입출력을 진행하면 직접 지속적으로 작업상태를 점검해야합니다. 다음과 같은 GetOverlappedResult 함수를 이용해서 말이죠. 다른 작업을 하면서 이러한 함수를 호출해서 별도로 작업상태를 점검한다는건 사실 매우 귀찮은 일이라 콜백함수를 호출받을 수 있는 ReadFileEx/WriteFileEx 를 주로 찾아보게 됩니다.

저도 같은 이유로 ReadFileEx/WriteFilEx 를 사용하기로 결정했고 그 뒤로 연이은 삽질이 시작되었습니다. ㅠㅠ

이때 온전히! 편안히! 완료 통지를 콜백함수를 통해 받으려면 주의해야할 사항이 몇가지 있습니다.

1. 윈도 커널은 해당 작업을 수행한 후 완료 통지를 즉시 하지 않고 ReadFileEx/WriteFileEx 를 **호출한 스레드** 의 APC Queue 에 완료 통지할 목록을 넣습니다. 따라서 콜백 통지가 오기전에 호출한 스레드가 종료되면 통지는 오지 않습니다. ㅠㅠ

예를 들어, 아래와 같이 코드를 작성하면 통지는 오지 않습니다.

auto workThread = boost::thread(
    [&]()
    {
        OVERLAPPED ovlp;
        ZeroMemory( &ovlp, sizeof(ovlp) );

        WriteFileEx( hFile, pBuffer, dwBufferSize, &ovlp, ABC::IOCompletionRoutine );
    }
);

위와같이 하면 WriteFileEx 가 호출되는 즉시 해당 스레드가 종료되기 때문에 통지는 오지 않습니다.

2. 윈도 커널은 위에서 적은 바와 같이 완료 통지를 즉시 하지 않고 호출한 스레드의 APC Queue 에 넣는다고 했습니다. 그렇다면, 도대체 윈도 커널은 언제 해당 대기열에서 꺼내서 통지를 해주느냐입니다. 이 때는 해당 스레드가 **대기 상태( waitable state )** 에 들어갔을 때 입니다. 대기 상태란 해당 스레드가 코드를 수행하지 않고 커널에게 지금 통지 받을 준비가 되었다고 알린 상태입니다. 이 상태일때만 커널은 통지를 수행합니다.

그렇다면, 호출 스레드는 어떻게 대기가능 상태로 들어가느냐입니다.

ㄱ). SleepEx 함수에서 2번째 인자를 TRUE 로 주었을 때 ( Sleep 으로는 통지 받을 수 없습니다!! )

ㄴ). WaitForSingleObjectEx 함수 사용 ( 역시 WaitForSingleObject 로는 통지 받을 수 없습니다!! )

ㄷ). WaitForMultipleObjecttEx 함수 사용 ( 역시 WaitForMultipleObject 로는 통지 받을 수 없습니다!! )

…. 등등의 함수가 있습니다.

따라서, 만약 대화 상자 기반의 응용 프로그램에서 아래와 같이 버튼등의 UI 핸들러에서 호출한다면 통지 받을 수 없습니다.

void CDlgBasedProgram::OnButtionClick()
{
    OVERLAPPED ovlp;
    ZeroMemory( &ovlp, sizeof(ovlp) );

    WriteFileEx( hFile, pBuffer, dwBufferSize, &ovlp, CDlgBasedProgram::IOCompletionRoutine );
}

위와 같이 호출하면 위 핸들러를 호출한 UI 스레드는 대기 상태로 들어가지 않기 때문에 통지를 받을 수 없습니다.

3. 또한 CreateFile 에서 핸들을 생성할 때 FILE_FLAG_OVERLAPPED 를 사용하여 비동기 입출력을 사용하겠다고 했다면, 일관되게 비동기 입출력을 해야합니다. 섞어서 사용하면 올바른 결과를 던져주지 않습니다.