자~ 그럼 이제 부터는 다시 병렬 프로그래밍으로 돌아가서 조금 이야기를 해보도록 할 까욤~? 오래전에 써놓은 자료를 보다보니..... 제가 쓴 내용이지만 무슨 내용인지 이해가 안되는 글이 많아서 다시 정리를 하느라 조금 애를 먹고 있습니다. 하하하하 :) 뭐 제 수준이 딱 거기 까지니까 말이죵 호호호호.


- 병렬 작업을 중단할 때능?

기존의 for루프를 중단할 때는 그냥 간단하게 break하나 추가해넣으면 되었습니다. for루프는 정해진 순서에 따라서 순차적으로 실행되기 때문에 특정 조건에서 break를 만나서 루프가 중단 된다고 하더라도 항상 취소되기 이전까지의 내용은 모두 실행이 되었음을 보장할 수 있었죠. 즉,

for (int i = 0; i < 100; i++)

{

    if (i == 50)

    {

        break;

    }

}


위와 같은 코드가 있다고 할 때, i가 50이되어서 for루프가 중단된다고 할 때, i가 0-49일때는 이미 다 진행된 상태라는 것이죠. 그런데 이런 루프를 빠르게 처리하기 위해서 여러 스레드를 동시에 사용하는 Parallel.For를 사용했다고 한다면... 각 스레드가 나눠서 진행중인 작업을 어떻게 중단 시켜야 할까요?


- 브레이크를 걸자.

일단은 기존의 for루프와 가장 유사한 형태를 보이는 것 부터 살펴봅시당. 일단 비교를 위해서 다음과 같은 예제를 먼저 살펴보겠습니다.

using System;

using System.Collections.Concurrent;

using System.Collections.Generic;

using System.Diagnostics;

using System.Linq;

using System.Text;

using System.Threading.Tasks;

 

namespace ConsoleApplication1

{

    class Program

    {

        static IEnumerable<long> GetPrimeNumber(long num)

        {

            List<long> primeList = new List<long>();

 

            for (long i = 0; i <= num; i++)

            {

                bool isPrime = true;

                for (long j = 2; j < i; j++)

                {

                    if (i % j == 0)

                    {

                        isPrime = false;

                        break;

                    }

                }

                if (isPrime)

                {

                    primeList.Add(i);

                }

            }

 

            return primeList;

        }

       

        static void Main(string[] args)

        {

            Stopwatch sw = new Stopwatch();

            sw.Start();

            IEnumerable<long> primeList = GetPrimeNumber(99999);

            sw.Stop();

 

            Console.WriteLine("Elapsed : {0}, Found prime counts : {1}",

                sw.Elapsed.ToString(),

                primeList.Count());

            //뭔가 한다.

        }

    }

}


아주 간단한 코드인데요, 1부터 사용자가 입력한 숫자 중에서 소수를 구해서 리스트에 추가하는 코드입니다. 그리고 각 수가 소수인지 검사하는 부분에서 1이 아닌 수로 나눠지는 케이스가 발견 되면 그 즉시 break를 이용해서 중단을 시키고 있죠. 위 코드를 실행하면 CPU점유율은 아래와 같이 단일 스레드를 이용하는 것을 볼 수 있습니다.


그리고 위 코드를 3번 실행해서 얻은 평균 실행 시간은 6.28초 입니다. 그렇다면 위 코드의 Parallel.For버전을 살펴 볼까욤?

using System;

using System.Collections.Concurrent;

using System.Collections.Generic;

using System.Diagnostics;

using System.Linq;

using System.Text;

using System.Threading.Tasks;

 

namespace ConsoleApplication1

{

    class Program

    {

        static IEnumerable<long> GetPrimeNumber(long num)

        {

            List<long> primeList = new List<long>();

 

            Parallel.For(0, num + 1, (i) =>

            {

                bool isPrime = true;

                Parallel.For(2, i, (j, loopState) =>

                {

                    if (i % j == 0)

                    {

                        isPrime = false;

                        loopState.Break();

                    }

                });

 

                if (isPrime)

                {

                    primeList.Add(i);

                }

            });

 

            return primeList;

        }

       

        static void Main(string[] args)

        {

            Stopwatch sw = new Stopwatch();

            sw.Start();

            IEnumerable<long> primeList = GetPrimeNumber(99999);

            sw.Stop();

 

            Console.WriteLine("Elapsed : {0}, Found prime counts : {1}",

                sw.Elapsed.ToString(),

                primeList.Count());

            //뭔가 한다.

        }

    }

}


for를 Parallel.For로 바꿨고, break역시 Parallel.For의 인자로 넘어오는 loopState변수에 대해서 Break메서드를 호출하는 것으로 변경되었습니다. 이 코드를 실행해보면, 아래와 같이 CPU의 4개의 코어가 모두 동작하는 것을 볼 수 있습니다.




그리고 역시 위 코드를 3번 실행해서 얻은 평균 실행 시간은 5.32 초입니다. 전에 비해서 약 15%의 성능향상이 있었습니다. 물론 소수를 구하는 알고리즘 자체를 더 개선할 수도 있지만, 단순히 싱글 스레드를 이용한 코드와 작업을 병렬화 시켜서 멀티 코어를 이용한 코드간의 차이가 이정도라면 의미가 있지 않을까요? 그리고 좀더 CPU를 많이 사용하는 코드일 수록 그 차이는 더 벌어지겠죠 :)


- 그런데 사실은...

위 코드에서 몇자를 바꾸고 나면, 코드의 평균 실행 시간이 5.29초로 조금 더 떨어지게 됩니다. 그 코드를 올려드릴 테니 어디를 수정한 건지 한번 찾아보시죵 :)

using System;

using System.Collections.Concurrent;

using System.Collections.Generic;

using System.Diagnostics;

using System.Linq;

using System.Text;

using System.Threading.Tasks;

 

namespace ConsoleApplication1

{

    class Program

    {

        static IEnumerable<long> GetPrimeNumber(long num)

        {

            List<long> primeList = new List<long>();

 

            Parallel.For(0, num + 1, (i) =>

            {

                bool isPrime = true;

                Parallel.For(2, i, (j, loopState) =>

                {

                    if (i % j == 0)

                    {

                        isPrime = false;

                        loopState.Stop();

                    }

                });

 

                if (isPrime)

                {

                    primeList.Add(i);

                }

            });

 

            return primeList;

        }

        

        static void Main(string[] args)

        {

            Stopwatch sw = new Stopwatch();

            sw.Start();

            IEnumerable<long> primeList = GetPrimeNumber(99999);

            sw.Stop();

 

            Console.WriteLine("Elapsed : {0}, Found prime counts : {1}",

                sw.Elapsed.ToString(),

                primeList.Count());

            //뭔가 한다.

        }

    }

}


어딘지 찾으셨나요? 바로 loopState변수에 대해서 Break를 호출하던 것을 Stop으로 바꿔준 것입니다. 그래서 조금 더 효율적인 코드가 되는 것이죠. 왜 그럴까요? 그거에 대해서는!!!! 다음 포스팅에서 ㅋㅋㅋㅋㅋ


- 참고자료
http://stackoverflow.com/questions/1510124/program-to-find-prime-numbers

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