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    파이썬 동시성 프로그래밍

    파이썬 동시성 프로그래밍 명료하고 훌륭한 동시성 파이썬 코드 작성하고 개념 이해하기

    시리즈 : 에이콘 프로그래밍 언어 시리즈 [24]

    원제 : Learning Concurrency in Python

    • 엘리엇 포브스 저
    • 이창화 역
    • 에이콘출판
    • 2018년 09월 18일
    • 정가
      30,000원
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    ISBN: 9791161752044 388쪽 188 x 235 (㎜)

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    시리즈 에이콘 프로그래밍 언어 시리즈 (24)

    책 소개

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    출판사 리뷰

    ★ 이 책에서 다루는 내용 ★

    - 파이썬 스레딩 및 멀티프로세싱
    - 스레드를 통한 동시성 이해
    - 자식 스레드의 예외 관리
    - 동시성 시스템의 어려움(공유 자원)
    - 순차적인 프로세스 통신(CSP)으로 동시성 시스템 구축
    - 동시성 시스템 유지 및 관리
    - 동시성 시스템과 리액트 프로그래밍
    - 특정 문제 해결과 GPU

    ★ 이 책의 대상 독자 ★

    동시성 프로그래밍을 시작하려는 파이썬 개발자들을 대상으로 하며, 기본적인 파이썬 지식을 알고 있다는 가정하에 집필했다.

    ★ 이 책의 구성 ★

    1장, '시작하기!'에서는 스레드와 프로세스를 소개한다. 동시성 애플리케이션을 구성하는 데 있어 파이썬의 한계점도 살펴본다.
    2장, '병렬화'에서는 동시성과 병렬화의 차이점을 다양한 관점으로 접근해본다. 이 두 개념을 어떻게 CPU에 활용하고, 나아가 컴퓨터 시스템 디자인과 동시성 및 병렬화 프로그래밍이 무엇인지 배운다.
    3장, '스레드 라이프'에서는 파이썬 내장 스레드 라이브러리에 대해 자세히 다루고, 여러 가지 스레드 타입도 살펴본다. 멀티스레딩 모델과 사용자 스레드를 로우 레벨의 커널 스레드로 만드는 방법도 다룬다.
    4장, '스레드 간의 동기화'에서는 동시성 파이썬 애플리케이션에 영향을 미치는 요인을 살펴본다. 데드락의 개념과 '철학자의 저녁식사' 문제가 시스템에 어떤 영향을 주는지 알아본다.
    5장, '스레드 간의 통신'에서는 멀티스레드 시스템에서 통신을 구현하는 여러 메커니즘을 다룬다. 파이썬에 내장된 스레드 세이프 큐에 대해 자세히 배워본다.
    6장, '디버깅과 벤치마킹'에서는 제품 출시에 앞서 동시성 시스템에 버그가 생기지 않았는지 확인하는 기술을 여러 측면에서 살펴본다. 코드상 논리 구조에 문제가 없는지 테스트하는 방법도 알아본다.
    7장, '실행자와 풀'에서는 스레드 풀, 프로세스 풀, 퓨처 객체에 대한 모든 것을 다룬다. 스레드와 프로세스 풀을 인스턴스화하는 방법과 그 장점에 대해 살펴본다.
    8장, '멀티프로세싱'에서는 멀티프로세싱의 개념과 이를 시스템에서 어떻게 활용하는지 배운다. 생성부터 종료까지 스레드 라이프에 대해 살펴본다.
    9장, '이벤트 기반 프로그래밍'에서는 이벤트 기반 프로그래밍의 개념을 살펴보며, asyncio 라이브러리와 이벤트 기반 시스템이 어떻게 사용되는지 다룬다.
    10장, '리액트 프로그래밍'에서는 리액트 프로그래밍의 핵심 원리를 깨우친다. 리액트 프로그래밍과 이벤트 기반 프로그래밍의 주된 차이점을 살펴보고, RxPY 파이썬 라이브러리를 소개한다.
    11장, 'GPU 사용하기'에서는 데이터 사이언티스트가 실제 GPU를 활용하는 부분을 래퍼 라이브러리 활용법과 함께 소개한다.
    12장, '솔루션 선택하기'에서는 지금까지 다루지 못한 라이브러리를 간단히 소개한다. 파이썬 프로그램에서 어떤 라이브러리와 개념을 적재적소에 사용할지 그 과정을 배워본다.

    저자 소개

    엘리엇 포브스

    지은이 : 엘리엇 포브스 (Elliot Forbes)
    2년간 JP모건체이스(JPMorgan Chase)에서 풀타임 소프트웨어 엔지니어로 일했다. 대학 생활 동안 웹 솔루션 개발 프리랜서로 일했으며, 2015년 스코틀랜드의 스트라스클라이드 대학교를 졸업했다.
    Go 언어, Node.js, 자바 등 다양한 언어를 다루며 기업용 동시성 시스템 개발에 많은 시간을 보냈다. 이러한 경험들이 이 책을 집필한 계기가 됐다.
    런던의 바클리스 투자 은행(Barclays Investment Bank)에서 인턴으로 있었으며, 지난 3년간 여러 소프트웨어 개발 웹사이트를 운영했다.  

    옮긴이 : 이창화
    경북대학교에서 기계공학을 비롯해 컴퓨터공학, 전자공학을 공부하고 있다. C, 파이썬, 자바스크립트에 관심이 많으며, 이 프로그래밍 언어들을 여러 임베디드 하드웨어에 접목하고자 노력한다. 세상의 모든 IT 제품에 관심이 많고, 우리 삶에 인간과 기술이 얼마나 중요한지 항상 고민하고 있다. 현재는 PC 튜닝과 3D 프린터에 빠져 있으며, 내일은 또 어떤 호기심을 가지고 세상을 바꿀지 상상하며 하루를 살아간다. 혁신과 창의를 넘어선 창조와 가치를 창출하는 인간 엔지니어가 되는 것이 꿈이다.  

    역자 소개

    이창화

    이창화
    경북대학교에서 기계공학 및 컴퓨터공학을 전공하고 있으며, 여러 방면의 공학 기술과학문에 관심이 많다. 대학 입학 전 프로그래밍에 관심을 갖기 시작한 후부터 C, 파이썬, 웹 언어, 오픈소스 임베디드 개발을 하게 됐다. 최근에는 머신 러닝과 딥러닝에 관련해 공부하고 있으며, 관련 도서를 찾고 읽는 데 푹 빠져 있다. 회사에 연연하지 않고 원하는 일과 연구에 몰입할 수 있는 라이프를 추구한다. 옮긴 책으로 『파이썬을 이용한 데이터 분석』(에이콘, 2018)이 있다.

    목차

    1장. 시작하기

    __동시성 개념의 역사
    __스레드와 멀티스레드
    ____스레드란?
    ____멀티스레딩이란?
    __프로세스
    ____프로세스의 속성
    __멀티프로세싱
    ____이벤트 기반 프로그래밍
    ____터틀
    __반응형 프로그래밍
    ____ReactiveX(RxPY)
    __GPU 프로그래밍
    ____PyCUDA
    ____OpenCL
    ____Theano
    __파이썬의 한계
    ____Jython
    ____IronPython
    __동시에 그림 다운로드하기
    __순차적으로 다운로드하기
    ____동시에 다운로드하기
    __멀티프로세싱으로 소인수 찾기
    ____순차적으로 소인수 구하기
    ____동시에 소인수 구하기
    __요약


    2장. 병렬화

    __동시성에 대한 이해
    ____동시성 시스템의 특징
    __I/O 문제
    __병렬화 이해하기
    ____CPU 제약 문제
    __CPU상에서 어떻게 작동될까?
    ____단일 코어 CPU
    ____클록 속도
    ____마르텔리 범용성 모델
    ____시분할(작업 스케줄러)
    ____멀티 코어 프로세서
    __시스템 아키텍처 스타일
    ____SISD
    ____SIMD
    ____MISD
    ____MIMD
    __컴퓨터 메모리 아키텍처 스타일
    ____UMA
    ____NUMA
    __요약


    3장. 스레드 라이프

    __파이썬에서의 스레드
    ____스레드 상태
    ____상태 플로우 차트
    ____여러 형태의 스레드
    ____스레드를 시작하는 방법
    ____포킹
    ____스레드 데몬화
    __파이썬에서 스레드 다루기
    ____스레드 시작하기
    ____스레드를 이용해 프로그램 속도 낮추기
    ____현재 실행 중인 모든 스레드의 개수 구하기
    ____현재 스레드 나타내기
    ____메인 스레드
    ____모든 스레드 열거하기
    ____스레드 확인하기
    ____스레드 종료하기
    ____고아 프로세스
    __운영체제는 어떻게 스레드를 다룰까?
    ____프로세스 생성과 스레드 생성
    __멀티스레딩 모델
    ____일대일 스레드 매핑
    ____다대일
    ____다대다
    __요약


    4장. 스레드 간 동기화

    __스레드 간 동기화
    ____철학자의 저녁식사
    ____경합 조건
    ____위험 영역
    __공유 자원과 데이터 경합
    ____join 메소드
    ____락
    ____R락
    ____R락과 일반적인 락
    ____컨디션
    ____세마포어
    ____한정된 세마포어
    ____이벤트
    ____배리어
    __요약


    5장. 스레드 간의 통신

    __기본적인 자료 구조
    ____세트
    ____데코레이터
    ____클래스 데코레이터
    ____리스트
    ____큐
    ____queue 객체
    ____deque 객체
    ____원소 추가하기
    ____원소 꺼내기
    ____원소 삽입하기
    ____회전
    __자체적인 스레드 세이프 통신 구조 정의하기
    ____웹 크롤러 예제
    __요약


    6장. 디버깅과 벤치마킹

    __테스트 전략
    ____왜 테스트를 해야 하는가?
    ____동시성 소프트웨어 시스템 테스트
    ____어떤 것을 테스트할까?
    ____단위 테스트
    ____동시성 코드의 단위 테스트
    ____통합 테스트
    __디버깅
    ____단일 스레드에서 작동해보기
    ____Pdb
    ____자식 스레드에서 예외 처리하기
    __벤치마킹
    ____timeit 모듈
    ____데코레이터 활용하기
    ____타이밍 컨텍스트 관리자
    __프로파일링
    ____cProfile
    ____line_profiler 툴
    ____메모리 프로파일링
    __요약


    7장. 실행자와 풀

    __동시성 퓨처
    ____Executor 객체
    __퓨처 객체
    ____퓨처 객체 내의 메소드
    ____퓨처 객체의 단위 테스트
    ____호출 가능한 작업 취소하기
    ____결과 얻어내기
    ____as_completed 사용하기
    ____콜백 설정하기
    ____예외 클래스
    __ProcessPoolExecutor
    ____ProcessPoolExecutor 생성하기
    ____컨텍스트 관리자
    ____연습
    ____연산 속도 높이기
    __웹 크롤러 성능 높이기
    ____계획하기
    ____연습: 각 페이지에서 크롤링한 더 많은 정보 얻기
    __파이썬 2
    __요약


    8장. 멀티프로세싱

    __GIL 작업
    ____하위 프로세스 활용하기
    __프로세스 라이프
    ____fork를 사용해 프로세스 시작하기
    ____프로세스 스폰
    ____forkserver
    ____데몬 프로세스
    ____PID를 이용해 프로세스 확인하기
    ____프로세스 종료하기
    ____현재 프로세스 얻기
    ____프로세스를 하위 클래스화하기
    __멀티프로세싱 풀
    ____concurrent
    ____컨텍스트 관리자
    ____프로세스 풀에 작업 전달하기
    __프로세스 간 통신
    ____파이프
    ____파이프로 작업하기
    ____예외 처리하기
    __multiprocessing
    ____네임스페이스
    ____큐
    ____Listener와 Client 클래스
    __로깅
    ________예제
    __순차적인 프로세스 통신하기
    ____PyCSP
    __요약


    9장. 이벤트 기반 프로그래밍

    __이벤트 기반 프로그래밍
    ____이벤트 루프
    __asyncio
    ____시작하기
    ____이벤트 루프
    ____태스크
    ____태스크 함수
    __퓨처
    ____코루틴
    ____트랜스포트
    ____프로토콜
    ____코루틴 간의 동기화
    ____세마포어와 한정된 세마포어
    ____하위 프로세스
    __asyncio 프로그램 디버깅
    ____디버깅 모드
    __트위스티드
    ____간단한 웹 서버 예제
    __gevent
    __이벤트 루프
    ____greenlet
    ____예제: 호스트이름
    ____monkey 패키지를 이용한 패치
    __요약


    10장. 리액트 프로그래밍

    __리액트 프로그래밍의 기본
    ____진정한 리액트 프로그래밍
    __ReactiveX(RX)
    ____RxPY 설치하기
    ____관찰 가능 속성
    ____람다 함수
    ____오퍼레이터와 연결
    ____다양한 오퍼레이터
    ____핫 및 콜드 관찰 가능 속성
    ____이벤트 내보내기
    ____멀티캐스팅
    ____관찰 가능 속성 연결하기
    ____동시성
    __PyFunctional
    ____설치와 공식 문서
    ____간단한 예제
    ____스트림, 변환, 액션
    ____필터링 리스트
    ____SQLite3 읽기 및 쓰기
    ____압축된 파일
    ____병렬 실행
    __요약


    11장. GPU 사용하기

    __GPU 소개
    __왜 GPU를 사용하는가?
    ____데이터 사이언스
    __CUDA
    ____엔비디아 그래픽 카드 없이 CUDA로 작업하기
    __PyCUDA
    ____특징
    ____간단한 예제
    ____커널
    ____GPU 배열
    __Numba
    ____개관
    ____Numba의 특징
    ____하드웨어 간 호환성
    ____CUDA 기반 GPU에서의 Numba
    ____AMD APU에서의 Numba
    __Accelerate
    __Theano
    ____필요사항
    ____시작하기
    ____GPU에서 Theano 사용하기
    ____멀티 GPU 활용하기
    __PyOpenCL
    ____예제
    __요약


    12장. 솔루션 선택하기

    __책에서 다루지 못한 라이브러리
    ____GPU
    ____이벤트 기반과 리액트 라이브러리
    ____데이터 사이언스
    __시스템 디자인하기
    ____요구사항
    ____디자인
    ____디자인과 관련된 책
    ____연구
    __요약

    머리말

    ★ 지은이의 말 ★

    파이썬은 간단한 문법으로 다양한 하이 레벨 및 로우 레벨 라이브러리와 프레임워크를 제공하는 사용자 중심의 언어다. 가이드를 통해 코드를 연습하고 최적화해보며, 더 좋은 파이썬 코드를 작성하는 방법을 배워보자. 작은 예제들이 모여 개념을 이루고, 이를 바탕으로 좋은 애플리케이션을 작성할 수 있을 것이다.
    이 책 전반에 걸쳐 효율적이고 탄탄한 동시성 애플리케이션을 작성하는 방법을 다룬다. 동시성 코드를 작성하는 데 길잡이 역할을 하는 예제들을 살펴보고, 멀티 프로세스 및 멀티 코어 시스템에서 실행 속도를 높이고 안정화하는 방법도 배워본다.

     

    ★ 옮긴이의 말 ★

    PYPL, Tiobe를 참고하면 파이썬 언어의 사용 빈도 순위는 모두 5위 안에 들만큼 전 세계의 많은 사람이 사용하고 있다. 그만큼 쉬운 문법 구조와 사용 및 편리함을 나타내고 있다.
    컴퓨터 및 전자 관련 전공으로 입학하면 가장 먼저 배우는 것이 ‘컴퓨터 구조’다. 폰 노이만의 현대식 컴퓨터 개발부터 시작해, 오늘날 운영체제의 원리까지 길고 긴 여정이 시작된다. 그중 가장 기본적인 컴퓨터 구조 및 원리에서 동시성과 병렬화를 빼놓을 수 없다. 이러한 개념을 적용하는 이유는 바로 프로그램의 속도 때문이다. 더 빠르고 효율적으로 연산을 수행하고자 적용하는데, 이제 막 입문한 사람들에게 쉽지만은 않다.
    이 책은 스레드, 프로세스, 실행자, 풀, 이벤트 기반 및 리액트 프로그래밍 같은 컴퓨터 과학의 개념과 함께 이를 파이썬 프로그래밍으로 풀어본다. 어려운 개념과 설명을 쉽게 예제 형식으로 풀었으며, 실제로 이러한 개념을 적용할 때 사용되는 다양한 라이브러리를 적극적으로 이용한다.
    먼저 동시성과 병렬화의 기본적인 개념을 소개한다. 컴퓨터 아키텍처와 관련된 부분도 쉽게 설명하고 있다. 다음으로 스레드와 관련해 설명한다. 큐 자료 구조와 접목한 스레드 프로그램을 작성해본다. 6장에서는 파이썬 프로그램의 디버깅과 벤치마킹을 해본다. 7장과 8장에서는 퓨처 객체, ProcessPoolExecutor, 멀티프로세싱에 대해 살펴본 후, 9장에서 asyncio 라이브러리를 활용해 이벤트 기반 프로그래밍을 배워본다. 10장에서는 RxPY 라이브러리를 이용해 리액트 프로그래밍을 알아보고, 11장에서는 GPU를 활용해 본다.
    입문 및 예제에 초점이 맞춰진 책이다 보니, 깊은 개념에 대한 설명이 조금 부족할 수 있다. 각주 및 참고 박스를 통해 최대한 친절하게 전달하고자 노력했다. 대부분 윈도우 운영체제 환경에서 정상적으로 실행되지만, 스레드나 프로세스를 다루는 예제에서는 리눅스 환경을 이용하거나 각주를 참고하자.
    최근에는 초등학교부터 코딩 열풍이 분다고 한다. 사교육 시장에서는 단순한 암기와 주입식 코딩 교육이 많다고 한다. 가장 중요한 것은 흥미다. 내가 좋아하는 부분에 흥미를 가지고 즐겁게 프로그래밍을 배우고, 모르는 부분은 스스로 찾아보고 생각하는 과정이 가장 중요하다. 때로는 정교한 알고리즘을 설계해야 하며, 좋은 라이브러리가 있을 때는 이를 적재적소에 활용할 필요도 있다. 컴퓨터 과학을 배우기 시작했고 기본적인 파이썬 언어를 다룰 줄 안다면 이 책을 적극 추천한다.

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