5-5.멀티 스레드의 함정

멀티 스레드는 복잡하고 난이도가 높다. 완성된 예제만 보니 쉽다고 느낄 수도 있지만 실제로 만들어 보면 별별 희한한 골치 아픈 문제가 여기 저기서 터진다. 지금까지 만든 코드도 완벽하지는 않지만 시행 착오를 거쳐 만들어진 것이다.

스레드 동기화는 이론적으로 배운다고 해서 터득할 수 있는 기술은 아니다. 직접 겪어 보고 문제를 풀어 봐야 한다. 이 예제를 만들면서 특히 다음과 같은 사항에 유의해야 하는데 일반적인 멀티 스레드 구조에 공통적으로 적용되는 이론이다.

- 스레드간에 포인터를 공유해서는 안된다. 포인터가 가리키는 대상체가 언제 어떻게 바뀔지 알 수 없어 완전한 사본이 아니다. 풀을 패킷 포인터 배열로 작성한다고 해 보자.

AVPacket *vPool[psize];

패킷을 할당하여 풀에 넣어둘 수 있고 포인터로도 패킷의 정보를 자유롭게 읽고 쓸 수는 있다. 그러나 포인터는 완전한 사본이 아니기 때문에 대상체가 언제 어떻게 바뀔지 알 수 없다. 포인터가 아닌 구조체 자체를 대입받아야 한다. 그러면 상위 스레드에서 풀을 어떻게 바꾸더라도 사본은 온전히 참조할 수 있다.

- AVFrame 구조체는 스레드간에 공유할 수 없다. 동영상은 완전한 이미지의 집합이 아니라 이전, 이후의 이미지에 대한 변화분만 기록해 놓는다. 키 프레임(I Frame)만 완전하며 P, B 프레임은 I 프레임에서 바뀐 정보만 가지고 있다.

그래서 avcodec_receive_frame 함수는 패킷에서뿐만 아니라 이전 프레임도 참조하여 현재 프레임을 만들어 낸다. 패킷은 unref를 수동으로 해야 하지만 프레임은 이 함수 내부에서 알아서 unref를 하도록 되어 있다. 프레임의 정보를 계속 재사용하기 때문에 연속적인 사용을 보장해 주어야 한다. 풀에 넣어 놓고 다음 스레드에서 이어서 사용하기 어렵다.

receive 함수가 unref를 하지 못하도록 프레임을 읽은 후 memset 함수로 프레임을 지워 버리면 된다. 그러나 이렇게 되면 이전 프레임이 사용하던 버퍼를 정리할 기회가 없어 지속적인 메모리 누수가 발생한다. 프레임을 다 쓴 후 unref를 수동으로 호출하면 다운된다. receive 함수에서 프레임을 어떤 식으로 정리하는지 정확히 알기 어렵다.

프레임을 다른 스레드에게 전달하려면 사본을 떠 완전한 복사본을 만들어야 한다. 위 예제는 av_frame_clone 함수로 사본을 떠 풀에 저장한다.

- 스레드끼리 동기화하려면 크리티컬 섹션, 뮤텍스 등의 동기화 객체가 필요하다. 풀의 여유량을 관리하려면 세마포어가 적당하고 비트맵 제작 완료 사실을 알릴 때는 이벤트가 제격이다. 이 프로젝트는 꼭 필요한 곳에 뮤텍스만 사용하고 있는데 이보다는 더 많은 동기화 객체가 있어야 한다.

put, get 변수나 풀의 첨자가 동기화 객체의 역할을 대신하고 있는데 풀의 상태에 따라 순서대로 읽기 때문에 큰 문제가 없다. 그러나 공유하는 변수는 원론적으로 동기화하는 것이 옳다. 다음 문장이 때로는 문제가 될 수도 있다.

if (++vget == psize) vget = 0;

++vget 하는 중간에 다른 스레드에서 이 변수값을 읽으면 증가중의 값을 읽게 되어 민감한 문제가 발생한다. 문제를 알면서도 동기화를 하지 않은 이유는 Win32 시스템은 32비트 값의 증감에 대해 원자성을 보장하기 때문이다. 또 한쪽은 변경만 하고 한쪽은 읽기만 하는데다 변경 코드가 대기가 풀리는 직후에 있어 스위칭이 발생할 확률이 거의 없다.

이런 여러 가지 핑계에 의해 편의상 동기화 객체를 사용하지 않았지만 원론적으로는 사용하는 것이 옳다. 차후 프로그램이 더 복잡해지고 다양한 상황이 발생할 수 있다면 인터락 함수를 쓰는 것이 적당하다.