[methodology] spurious wakeup

개요

• spurious(가짜의) wakeup(일으키다)
• 조건이 충족되지 않았음에도 대기중인 스레드가 깨어나는 현상
• 운영 체제 레벨에서 조건 및 경합 처리시 규현 유연성을 위해 하나의 신호에 대해 여러 스레드를 깨우거나 신호가 없어도 깨우기도 함
• 일반적으로는 스레드가 깨어나면 조건 충족 여부를 항상 확인하여 방지
  • while(condition == false) {wait();}

C++

• 조건 충족 여부 확인을 직접하지 않고 대기 함수(wait, wait_for, wait_until)의 pred 인자를 통해 spurious wakeup 발생 방지 가능
  • 내부적으로 while (!pred()) wait(lck);와 같이 동작
• spurious wakeup 발생 가능 코드

   #include <atomic>
   #include <condition_variable>
   #include <cstdio>
   #include <future>
   #include <mutex>
   #include <queue>
   #include <thread>
      
   using namespace std;
      
   atomic<bool> stop;
   mutex mtx;
   condition_variable cv;
   queue<int> q;
      
   int main() {
   	future<void> future1 = async(launch::async, [&]() {
   		while (true) {
   			unique_lock<mutex> lock(mtx);
   			cv.wait(lock);
   			if (stop) {
   				break;
   			}
      
   			printf("future1 wakeup\n");
      
   			q.front();
   			q.pop();
   		}
   	});
      
   	future<void> future2 = async(launch::async, [&]() {
   		while (true) {
   			unique_lock<mutex> lock(mtx);
   			cv.wait(lock);
   			if (stop) {
   				break;
   			}
      
   			printf("future2 wakeup\n");
      
   			q.front();
   			q.pop();
   		}
   	});
      
   	this_thread::sleep_for(chrono::seconds(3));
      
   	{
   		lock_guard<mutex> lock(mtx);
   		q.push(1);
   	}
   	cv.notify_one();
      
   	this_thread::sleep_for(chrono::seconds(3));
      
   	stop.store(true);
   	cv.notify_all();
      
   	future1.get();
   	future2.get();
      
   	return 0;
   }
  

• spurious wakeup 발생 방지 코드

   #include <atomic>
   #include <condition_variable>
   #include <cstdio>
   #include <future>
   #include <mutex>
   #include <queue>
   #include <thread>
      
   using namespace std;
      
   atomic<bool> stop;
   mutex mtx;
   condition_variable cv;
   queue<int> q;
      
   int main() {
   	future<void> future1 = async(launch::async, [&]() {
   		while (true) {
   			unique_lock<mutex> lock(mtx);
   			while (q.empty() && stop == false) {
   				cv.wait(lock);
   			}
   			if (stop) {
   				break;
   			}
      
   			printf("future1 wakeup\n");
      
   			q.front();
   			q.pop();
   		}
   	});
      
   	future<void> future2 = async(launch::async, [&]() {
   		while (true) {
   			unique_lock<mutex> lock(mtx);
   			cv.wait(lock, [&]() { return q.size() || stop; });
   			if (stop) {
   				break;
   			}
      
   			printf("future2 wakeup\n");
      
   			q.front();
   			q.pop();
   		}
   	});
      
   	this_thread::sleep_for(chrono::seconds(3));
      
   	{
   		lock_guard<mutex> lock(mtx);
   		q.push(1);
   	}
   	cv.notify_one();
      
   	this_thread::sleep_for(chrono::seconds(3));
      
   	stop.store(true);
   	cv.notify_all();
      
   	future1.get();
   	future2.get();
      
   	return 0;
   }