스레드 우선순위와 CPU 시간 할당 이해하기

코드 분석 및 설명

위 코드는 C#에서 스레드의 우선순위를 설정하고, CPU 코어를 사용하는 방식에 따라 스레드의 실행 속도가 어떻게 영향을 받는지 보여줍니다. 주요 부분을 단계별로 분석하면 다음과 같습니다.

---

using System;
using System.Diagnostics;
using System.Threading;

namespace ThreadPriorityDemo
{
    internal class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            Console.WriteLine("Starting thread priority demonstration...");
            Console.WriteLine("Current thread priority: {0}", Thread.CurrentThread.Priority);

            Console.WriteLine("\n[Running on all available cores]");
            RunThreads();

            Thread.Sleep(2000);

            Console.WriteLine("\n[Running on a single core]");
            Process.GetCurrentProcess().ProcessorAffinity = new IntPtr(1);
            RunThreads();
        }

        static void RunThreads()
        {
            var sample = new ThreadSample();

            var threadOne = new Thread(sample.CountNumbers) { Name = "ThreadOne", Priority = ThreadPriority.Highest };
            var threadTwo = new Thread(sample.CountNumbers) { Name = "ThreadTwo", Priority = ThreadPriority.Lowest };

            threadOne.Start();
            threadTwo.Start();

            Thread.Sleep(TimeSpan.FromSeconds(2));
            sample.Stop();

            threadOne.Join();
            threadTwo.Join();
        }

        class ThreadSample
        {
            private bool _isStopped;

            public void Stop() => _isStopped = true;

            public void CountNumbers()
            {
                long counter = 0;
                while (!_isStopped)
                {
                    counter++;
                }

                Console.WriteLine($"{Thread.CurrentThread.Name} with priority {Thread.CurrentThread.Priority,11} " +
                                  $"counted to {counter:N0}");
            }
        }
    }
}

---

C# 스레드 우선순위와 CPU 시간 할당 요약

1. 스레드 우선순위 (Thread Priority)

C#에서 스레드 우선순위는 스케줄러가 CPU 시간을 어떻게 분배할지 결정하는 데 도움을 주는 힌트를 제공합니다. 우선순위 옵션은 다음과 같습니다:

• ThreadPriority.Highest: 가장 높은 우선순위.
• ThreadPriority.AboveNormal: 일반보다 높은 우선순위.
• ThreadPriority.Normal: 기본값.
• ThreadPriority.BelowNormal: 일반보다 낮은 우선순위.
• ThreadPriority.Lowest: 가장 낮은 우선순위.

2. 우선순위의 영향

• 우선순위가 높은 스레드는 CPU가 바쁜 상황에서도 더 많은 시간을 할당받습니다.
• 운영 체제는 우선순위 외에도 다른 요인(예: I/O 대기, 시스템 상태)을 고려하여 CPU 시간을 분배합니다.

---

3. CPU 코어 제어

• Process.GetCurrentProcess().ProcessorAffinity = new IntPtr(1);
  특정 CPU 코어에 실행 프로세스를 제한합니다. 멀티코어 환경과 단일 코어 환경에서 스레드 동작을 비교할 수 있습니다.

---

4. 코드 주요 흐름

1. 현재 스레드 우선순위 확인실행 중인 메인 스레드의 우선순위를 출력합니다.
2. Console.WriteLine("Current thread priority: {0}", Thread.CurrentThread.Priority);
3. 스레드 생성 및 실행두 개의 스레드를 생성하고 각기 다른 우선순위를 설정합니다.
4. var threadOne = new Thread(sample.CountNumbers) { Name = "ThreadOne", Priority = ThreadPriority.Highest }; var threadTwo = new Thread(sample.CountNumbers) { Name = "ThreadTwo", Priority = ThreadPriority.Lowest };
5. 스레드 종료 제어_isStopped를 true로 설정하여 스레드 루프를 중단하고 종료를 기다립니다.
6. sample.Stop(); threadOne.Join(); threadTwo.Join();
7. 카운트 결과 출력
   각 스레드가 수행한 작업 결과(카운터 값)를 출력하며, 우선순위가 높은 스레드가 더 빠르게 카운트를 증가시키는 것을 확인합니다.

---

5. 실험 결과

• 우선순위가 높은 스레드는 낮은 우선순위 스레드보다 CPU 시간을 더 많이 할당받습니다.
• 단일 코어에서 실행할 경우, 스레드 간의 우선순위 차이가 더 명확하게 나타납니다.

---

6. 학습 포인트

• C#에서 Thread.Priority는 CPU 스케줄링의 기본 개념을 이해하는 데 유용합니다.
• ProcessorAffinity를 사용하면 CPU 코어 활용 방식을 제어하여 멀티스레드의 성능 차이를 실험할 수 있습니다.
• 스레드 종료 시 Join을 사용하여 안전하게 종료를 관리하는 것이 중요합니다.