★ 이 책에서 다루는 내용 ★ ■ 다양한 운영체제가 현재 멀티스레딩을 구현하는 방식 ■ 새로운 애플리케이션의 설계 시 최적의 멀티스레딩 API 선택 ■ 뮤텍스와 스핀락의 사용, 그 외의 동기화 개념 파악 ■ 스레드 간의 안전한 데이터 전달 방법 ■ 다양한 C++ 툴체인이 제공하는 API 지원 수준 ■ 멀티스레드 코드의 일반적인 문제 해결 및 빠지기 쉬운 함정 파악 ■ 원자적 동작의 본질을 이해하고 이들을 코드 최적화에 유용하게 사용할 수 있는 방법 ■ 분산 컴퓨팅 환경에서의 멀티스레드 애플리케이션 구현 ■ 멀티스레딩을 채택한 C++ 기반의 GPGPU 애플리케이션 설계 ★ 이 책의 대상 독자 ★ 멀티스레딩과 병행적 처리에 대한 지식을 넓히고자 하는 C++ 중급 개발자를 대상으로 한다. 이 책을 보려면 멀티스레딩에 대한 기본적 경험이 있어야 하고 명령행에서 C++ 개발 툴체인을 다루는 데 익숙해야 한다. ★ 이 책의 구성 ★ 1장, ‘멀티스레딩 검토’에서는 C++에서의 멀티스레딩을 요약하고 숙지하고 있어야 할 개념을 살펴본다. C++의 2011년 개정안에 추가된 네이티브 스레딩 지원을 사용하는 기본 멀티스레딩 예제를 살펴본다. 2장, ‘프로세서와 OS에서의 멀티스레딩 구현’에서는 1장에서 논의한 하드웨어 구현에서 제공되는 기본 기능을 바탕으로, OS가 어떻게 이들 기능을 사용해 애플리케이션에서 이들을 이용하는지 알아본다. 애플리케이션과 스레드가 서로 간섭하지 않도록 프로세스와 스레드가 메모리와 프로세서를 사용하는 방법도 논의한다. 3장, ‘C++ 멀티스레딩 API’에서는 OS 수준의 API(Win32와 POSIX 등)와 프레임워크(Boost와 Qt, POCO 등)에서 제공되는 다양한 멀티스레딩 API를 알아본다. 이들 각 API를 실행, 다른 API와 비교해 그 차이점을 알아보고 독자의 애플리케이션에서 가질 수 있는 장단점을 살펴본다. 4장, ‘스레드 동기화와 통신’에서는 앞서 배운 주제에 대해 C++ 14 버전의 네이티브 스레딩 API를 사용해 구현된 고급 멀티스레딩 구현을 알아본다. 이를 통해 여러 스레드가 스레드 안전성 문제없이 통신할 수 있는 방법을 이해한다. 뮤텍스와 락, 조건 변수를 포함한 여러 유형의 동기화 메커니즘 간의 차이점도 다룬다. 5장, ‘네이티브 C++ 스레드와 기본 요소’에서는 스레드와 병행성, 로컬 스토리지를 비롯해 이 API에서 지원되는 스레드 안전성을 다룬다. 4장의 예제에 바탕을 두고 C++ 11과 C++ 14 버전의 완전한 기능 세트에 의해 제공되는 기능을 사용해 스레드 안전성을 확장하고 최적화하는 방법을 알아본다. 6장, ‘멀티스레드 코드의 디버깅’에서는 애플리케이션의 멀티스레드 성능을 분석하고 핫스팟을 탐지하며, 병행적 접근으로 발행하는 문제를 해결하고 방지하기 위해 Valgrind(Memcheck와 DRD, Helgrind 등) 같은 툴을 사용하는 방법을 습득한다. 7장, ‘모범 실전 사례’에서는 흔히 겪는 함정과 난제를 다룬다. 문제를 유발하기 전에 사전에 파악하는 방법을 알아본다. 또한 예제를 이용해 몇 가지 일반적인 상황과 예외적인 상황을 살펴본다. 8장, ‘원자적 동작 - 하드웨어와 작업하기’에서는 원자적 동작에 대해 세부적으로 다룬다. 원자적 동작이 무엇이며 최적으로 사용하는 방법을 알아본다. 여러 CPU 아키텍처에서 어떤 컴파일러 지원이 이뤄지는지 살펴보고 코드에 원자적 동작을 구현할 때 시간을 투자할 가치가 있는지 평가해본다. 또한 이런 최적화로 인해 코드의 이식성이 어떻게 제한되는지 알아본다. 9장, ‘분산 컴퓨팅에서의 멀티스레딩’에서는 이전 장들에서 배운 여러 내용을 멀티시스템과 클러스터 수준의 시스템에 적용해본다. OpenMPI 기반의 예제를 이용해 컴퓨터 클러스터 내의 노드같이 여러 시스템에서 멀티스레딩을 수행하는 방법을 알아본다. 10장, ‘GPGPU에서의 멀티스레딩’에서는 GPGPU 애플리케이션(CUDA와 OpenCL 등)에서 멀티스레딩 사용법을 살펴본다. OpenCL 기반의 예제를 사용해 병렬로 작업을 실행하는 기본적인 멀티스레드 애플리케이션을 알아본다. 이전 장들에서 배운 내용을 비디오 카드와 그 파생 하드웨어(예를 들어 랙-마운트(rack-mounted) 벡터 프로세서 하드웨어)에서 처리할 수 있도록 이를 적용한다. ★ 옮긴이의 말 ★ 언젠가부터 멀티스레드가 없는 애플리케이션 개발을 상상하기 힘들어졌다. 제한된 컴퓨팅 환경에서 주어진 특정 작업을 가장 효율적으로 수행하는 여러 방식 가운데, 멀티스레드는 병행성과 병렬성 측면에서 가장 뛰어난 프로그램 기법 중 하나일 것이다. 이 책은 멀티스레딩과 병행성의 기본 개념을 파악하고 이를 C++에 효율적으로 적용하는 방법을 알려준다. 또한 멀티스레딩의 안전하고도 효율적인 구현을 위해 필수적인 내용을 다룬다. 즉, 운영체제와 프레임워크가 이들에 대한 저수준 함수를 이용하는 방법과 함께 이들 개념이 하드웨어 수준에서 동작하는 방법을 심도 있게 다루며, 스레드 간 동기화와 통신, 병행성 C++ 애플리케이션의 디버깅, C++에서 가장 모범적인 프로그래밍 사례 등을 다룬다. 마지막으로 원자적 동작의 본질을 이해하고 이들을 코드 최적화에 유용하게 사용할 수 있는 방법을 습득하며, 분산 컴퓨팅 환경에서 멀티스레드 애플리케이션을 구현하고 멀티스레딩을 채택한 C++ 기반의 GPGPU 애플리케이션 설계 방법을 익힌다. 특히, 10장에서 다루는 GPGPU 애플리케이션 설계 방법은 최근 비트코인 채굴과 관련해 그래픽 카드의 품귀 현상과도 그 궤를 같이한다는 점에서 주목할 만하다. 이 책은 그 분량에 비해 다루는 내용의 심도와 주제가 상당히 광범위하며 때론 포괄적이고도 때론 매우 정교하다. 개발자 여러분, 이제 준비가 되었다면 안전띠를 단단히 조이고 멋진 질주를 시작해보자!

1장. 멀티스레딩 검토 __시작하기 __멀티스레드 애플리케이션 ____메이크파일 __그 밖의 애플리케이션 __요약 2장. 프로세서와 OS에서의 멀티스레딩 구현 __프로세스와 스레드의 정의 ____x86에서의 태스크(32-비트와 64-비트) ____ARM에서의 프로세스 상태 __스택 __멀티스레딩의 정의 ____플린의 분류 ____대칭 대 비대칭 멀티프로세싱 ____느슨하거나 단단하게 결합된 멀티프로세싱 ____멀티프로세싱과 멀티스레딩의 결합 ____멀티스레딩 유형 __스케줄러 __예제 애플리케이션 추적 __상호 배제 구현 ____하드웨어 ____소프트웨어 __요약 3장. C++ 멀티스레딩 API __API 개요 __POSIX 스레드 ____윈도우 지원 ____Pthreads 스레드 관리 ____뮤텍스 ____조건 변수 ____동기화 ____세마포어 ____스레드 로컬 스토리지 __윈도우 스레드 ____스레드 관리 ____고급 관리 ____동기화 ____조건 변수 ____스레드 로컬 스토리지 __상승 __Qt ____QThread ____스레드 풀 ____동기화 ____QtConcurrent ____스레드 로컬 스토리지 __POCO ____Thread 클래스 ____스레드 풀 ____스레드 로컬 스토리지 ____동기화 __C++ 스레드 __모두 합치면 __요약 4장. 스레드 동기화와 통신 __안전 제일 __스케줄러 ____고수준 관점 ____구현 ____요청 클래스 ____Worker 클래스 __디스패처 ____메이크파일 ____출력 결과 __공유 데이터 ____읽기-쓰기 락의 사용 ____공유 포인터의 사용 __요약 5장. 네이티브 C++ 스레드와 기본 요소 __STL 스레딩 API ____Boost.Thread API __2011 표준 __C++14 __C++17 __STL 구성 __스레드 클래스 ____기본 사용 ____인자 전달 ____반환 값 ____레드 이동하기 ____스레드 ID ____슬립 ____양보(Yield) ____분리(Detach) ____스왑(Swap) __뮤텍스 ____기본 사용 ____타임드 뮤텍스 ____락 가드 ____고유 락 ____범위 락 ____재귀 뮤텍스 ____재귀 타임드 뮤텍스 __공유 뮤텍스 ____공유 타임드 뮤텍스 __조건 변수 ____Condition_variable_any ____스레드 종료 시점에 모두에게 통지하기 __퓨처 ____프라미스 ____Packaged_task ____Async __원자적 요소 __요약 6장. 멀티스레드 코드의 디버깅 __언제 디버깅을 시작해야 하나 __단순한 디버거 ____GDB ____멀티스레드 코드의 디버깅 ____브레이크포인트 ____백 트레이스 __동적 분석 툴 ____제약 ____대안 ____Memcheck ____Helgrind ____pthreads API의 오사용 ____락 순서 문제 ____데이터 경쟁 ____DRD ____기본 사용 ____기능 ____C++11 스레드 지원 __요약 7장. 모범 실전 사례 __올바른 멀티스레딩 __잘못된 기대-데드락 __부주의-데이터 경쟁 __만능이 아닌 뮤텍스 __훌륭한 뮤텍스인 락 __스레드 대 퓨처 __초기화의 정적 순서 __요약 8장. 원자적 동작 - 하드웨어와 작업하기 __원자적 동작 ____비주얼 C++ __GCC __메모리 순서 ____기타 컴파일러 ____C++11 원자적 요소 ____예제 ____비클래스 함수 ____예제 ____원자적 플래그 ____메모리 순서 __요약 9장. 분산 컴퓨팅에서의 멀티스레딩 __분산 컴퓨팅이란 ____MPI ____MPI 애플리케이션의 컴파일 ____클러스터 하드웨어 __Open MPI 설치하기 ____리눅스와 BSD ____윈도우 __노드 간의 작업 분산 ____MPI 노드 설정하기 ____MPI 호스트 파일 생성하기 ____작업 실행하기 ____클러스터 스케줄러 사용하기 __MPI 통신 ____MPI 데이터 유형 ____기본 통신 ____고급 통신 ____브로드캐스팅 ____분산과 수집 __MPI 대 스레드 __잠재적 문제 __요약 10장. GPGPU에서의 멀티스레딩 __GPGPU 처리 모델 ____구현 ____OpenCL ____일반적인 OpenCL 애플리케이션 ____OpenCL 버전 __개발 환경 설정 ____리눅스 ____윈도우 ____OS X/MacOS __기본 OpenCL 애플리케이션 __GPU 메모리 관리 __GPGPU와 멀티스레딩 ____지연 시간 __잠재적 문제 __GPGPU 애플리케이션의 디버깅 __요약