Ada 프로그래밍 초안입니다. 내용 검수가 아직 되지 않았습니다.

1. 다중 통신 및 비동기 제어: select 문

accept 문은 하나의 entry만 지정하여 동기적으로 기다릴 수 있다는 한계가 있습니다. 만약 태스크가 여러 종류의 이벤트를 동시에 기다리거나, 무한정 기다리지 않고 다른 작업을 수행해야 한다면 어떻게 해야 할까요? Ada는 바로 이 문제를 해결하기 위해 강력한 select 문을 제공합니다.

select 문은 여러 가능한 이벤트 경로 중 하나를 선택적으로 실행하는 구문으로, 본질적으로 이벤트 다중화(event multiplexing)를 언어 차원에서 구현한 것입니다.

다중 진입점 대기

가장 기본적인 select 문은 여러 accept 문 중 하나를 선택하여 실행하는 것입니다. 이를 통해 태스크는 여러 종류의 요청을 동시에 처리할 수 있습니다.

예시: 제한된 크기의 버퍼 (bounded buffer)

다음은 아이템을 저장(Write)하거나 꺼내(Read)갈 수 있는 버퍼 태스크입니다. select 문 덕분에 버퍼가 비어있지 않으면 Read 요청을, 가득 차지 않았으면 Write 요청을 모두 받아들일 준비를 할 수 있습니다.

task type Bounded_Buffer is

   entry Write (Item : in Integer);

   entry Read  (Item : out Integer);

end Bounded_Buffer;

task body Bounded_Buffer is

   Pool : array (1..10) of Integer;

   Count : Integer range 0..10 := 0;

   -- ... 인덱스 변수 선언 ...

begin

   loop

      select

         when Count < 10 =>          -- 버퍼가 가득 차지 않았을 때만

            accept Write (Item : in Integer) do

               -- 아이템을 버퍼에 저장하는 로직

            end Write;

            Count := Count + 1;

      or

         when Count > 0 =>           -- 버퍼가 비어있지 않을 때만

            accept Read (Item : out Integer) do

               -- 아이템을 버퍼에서 꺼내는 로직

            end Read;

            Count := Count - 1;

      or

         terminate; -- 다른 태스크가 모두 종료되면 이 태스크도 종료

      end select;

   end loop;

end Bounded_Buffer;

when 조건문을 통해 각 accept의 실행 조건을 동적으로 제어할 수 있으며, 먼저 조건이 충족되고 호출이 들어온 entry가 실행됩니다.

비차단 (non-blocking) 호출

때로는 상대방이 준비되지 않았을 때 무작정 기다리지 않고 즉시 다른 일을 처리하고 싶을 수 있습니다. 이때는 select 문에 else 절을 사용합니다.

-- 로그 서버에 메시지 전송을 시도

select

   Log_Server.Send_Message ("Status Update");

else

   -- Log_Server가 즉시 메시지를 받을 수 없다면,

   -- 기다리지 않고 그냥 이 코드를 실행한다.

   Put_Line ("Log server is busy, skipping update.");

end select;

이 구문은 랑데부를 시도하되, 상대가 준비되지 않았으면 대기하지 않고 즉시 else 부분으로 빠져나와 실행을 계속합니다.

타임아웃 (timeout) 구현

네트워크 통신 등에서는 응답을 무한정 기다릴 수 없습니다. select 문에 delay 절을 사용하면 지정된 시간만큼만 기다리는 타임아웃을 손쉽게 구현할 수 있습니다.

select

   accept Get_Data_From_Sensor (Value : out Sensor_Data);

or

   delay 5.0; -- 5.0초 동안만 기다린다.

   -- 5초가 지나도 Get_Data_From_Sensor 호출이 없으면 타임아웃 발생

   Raise_Error ("Sensor timeout!");

end select;

이처럼 select 문은 단순한 동기 통신을 넘어, 조건부 실행, 비차단 호출, 타임아웃 등 견고한 동시성 시스템을 만드는 데 필요한 핵심적인 제어 구조를 제공합니다.

[심화 학습] 고수준 추상화와 저수준 최적화

Ada select 문의 가장 큰 장점 중 하나는, kqueue(FreeBSD)나 epoll(Linux)과 같은 운영체제 종속적인 저수준 API를 직접 다루지 않고도 이식성 있는 표준 문법만으로 강력한 동시성 제어가 가능하다는 점입니다.

성능 또한 뛰어납니다. 현대적인 Ada 컴파일러(GNAT)의 런타임 시스템은 내부적으로 해당 운영체제에서 가장 효율적인 I/O 다중화 메커니즘을 사용하도록 구현되어 있습니다.

리눅스 (Linux): epoll 사용

FreeBSD: kqueue 사용

윈도우 (Windows): IOCP (I/O Completion Ports) 사용

즉, 프로그래머는 select라는 표준적이고 안전한 고수준 문법으로 코드를 작성하면, 컴파일러와 런타임 시스템이 자동으로 타겟 운영체제에 최적화된 가장 빠른 시스템 콜로 변환해 줍니다. 따라서 개발자는 복잡한 저수준 코드가 아닌 비즈니스 로직에 집중하면서도 성능은 최고 수준으로 확보할 수 있습니다. 이것이 Ada가 미션 크리티컬한 실시간 시스템이나 고신뢰성 서버 개발에 사용되는 중요한 이유 중 하나입니다.