비동기 환경에서의 스레드 충돌 문제와 해결 방안

WCF와 SDK API의 스레드 문제 및 해결 방법

1. 문제의 배경

WCF(Windows Communication Foundation)는 기본적으로 호출을 처리하기 위해 고유한 스레드 풀을 활용합니다. 반면, 동기식 호출을 기반으로 작동하는 SDK API 는 특정 스레드에서의 호출을 요구하거나 스레드 상태를 관리합니다. 이로 인해 다음과 같은 문제가 발생할 수 있습니다:

• WCF 호출 스레드와 SDK API 호출 스레드가 동일한 경우, SDK 내부에서 스레드 상태(예: LockState)가 예상치 못한 방식으로 변경되어 오류가 발생.
• SDK API 호출 중 스레드 상태 충돌로 인해 연결이 끊어지거나 LockStateException과 같은 에러가 발생.

2. 문제의 원인

2.1 스레드 충돌

WCF에서 제공하는 호출 스레드와 SDK가 내부적으로 사용하는 스레드가 동일한 컨텍스트에서 동작할 때, 스레드 상태가 혼동되어 다음과 같은 문제가 발생할 수 있습니다:

• WCF 호출 스레드가 SDK 내부 작업을 수행하는 동안 다른 작업에 사용되어 예상치 못한 동작 발생.
• SDK API 호출 시, 동일한 스레드에서 Lock 상태가 유지되며 호출이 실패하거나 연결이 끊어짐.

2.2 비동기/동기 작업 혼합

WCF는 비동기 작업을 지원하지만, SDK는 동기 작업 기반으로 설계되어 있습니다. 따라서 WCF의 비동기 흐름과 SDK의 동기 호출 간의 상호작용에서 스레드 컨텍스트가 유지되지 않아 문제가 발생할 수 있습니다.

3. 해결 방법

3.1 비동기 작업에서 스레드 분리

WCF 호출 스레드와 SDK 호출 스레드를 분리하여 충돌 가능성을 제거합니다. 이를 위해 다음과 같은 방법을 사용할 수 있습니다:

3.1.1 Task.Run 사용

동기 SDK 호출을 백그라운드 스레드에서 실행하여 WCF 호출 스레드와 분리합니다.

public async Task<List<UserDto>> GetDeviceUser(DeviceDto deviceDto, string userId)
{
    Serilog.Log.Information($"Before Task.Run: Thread ID={Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}, Context={SynchronizationContext.Current}");

    var user = await Task.Run(() =>
    {
        return _userSDKApi.GetUser(deviceDto.IpAddress, userId);
    });

    Serilog.Log.Information($"After Task.Run: Thread ID={Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}, Context={SynchronizationContext.Current}");

    var domainUser = _mapper.Map<List<DomainUser>>(user);
    var userDto = _mapper.Map<List<UserDto>>(domainUser);
    return userDto;
}

• 장점: SDK 호출을 백그라운드 스레드로 완전히 분리하여 충돌을 방지.
• 단점: 추가적인 스레드 풀 스레드를 사용하며, 작업량이 많을 경우 성능에 영향을 줄 수 있음.

3.1.2 Task.Yield 사용

현재 SynchronizationContext를 해제하고 컨텍스트 전환을 강제합니다.

public async Task<List<UserDto>> GetDeviceUser(DeviceDto deviceDto, string userId)
{
    Serilog.Log.Information($"Before await Task.Yield(): Thread ID={Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}, Context={SynchronizationContext.Current}");

    await Task.Yield();

    Serilog.Log.Information($"After await Task.Yield(): Thread ID={Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}, Context={SynchronizationContext.Current}");

    var user = _userSDKApi.GetUser(deviceDto.IpAddress, userId);
    var domainUser = _mapper.Map<List<DomainUser>>(user);
    var userDto = _mapper.Map<List<UserDto>>(domainUser);
    return userDto;
}

• 장점: 간단한 코드 변경으로 WCF 스레드와 SDK 호출을 분리 가능.
• 단점: Task.Yield는 불필요한 컨텍스트 전환을 유발할 수 있음.

3.1.3 await Task.Delay(1) 사용

간단히 컨텍스트 전환을 강제하여 스레드 충돌을 방지합니다.

public async Task<List<UserDto>> GetDeviceUser(DeviceDto deviceDto, string userId)
{
    Serilog.Log.Information($"Before await: Thread ID={Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}, Context={SynchronizationContext.Current}");

    await Task.Delay(1);

    Serilog.Log.Information($"After await: Thread ID={Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}, Context={SynchronizationContext.Current}");

    var user = _userSDKApi.GetUser(deviceDto.IpAddress, userId);
    var domainUser = _mapper.Map<List<DomainUser>>(user);
    var userDto = _mapper.Map<List<UserDto>>(domainUser);
    return userDto;
}

• 장점: 최소한의 코드 변경으로 문제를 해결 가능.
• 단점: 의도적으로 짧은 대기 시간을 추가하는 것이 코드 가독성을 떨어뜨릴 수 있음.

3.2 ConfigureAwait(False) 사용

비동기 작업에서 SynchronizationContext를 캡처하지 않도록 설정하여 WCF 호출 스레드와 SDK 호출 스레드가 분리되도록 보장합니다.

await SomeAsyncMethod().ConfigureAwait(false);

• 제약: _userSDKApi.GetUser와 같은 동기 메서드에는 적용할 수 없습니다.

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4. 권장 접근 방식

상황에 따른 선택 기준

1. WCF 호출과 SDK 호출 간의 충돌 가능성이 높은 경우:
   • Task.Run을 사용하여 SDK 호출을 백그라운드 스레드로 분리.
2. 성능과 간결성을 중시하는 경우:
   • await Task.Delay(1)을 사용하여 최소한의 코드 변경으로 스레드 분리.
3. 장기적인 유지보수성을 중시하는 경우:
   • Task.Yield나 Task.Run을 활용하여 명확한 스레드 분리 보장.

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5. 결론

WCF와 SDK 간의 스레드 충돌 문제는 비동기 작업의 컨텍스트 관리에서 발생하는 일반적인 문제입니다. Task.Run, Task.Yield, 또는 await Task.Delay(1)과 같은 비동기 작업을 활용하여 스레드를 명시적으로 분리하면 문제를 해결할 수 있습니다. 각 방법의 장단점을 이해하고, 애플리케이션의 요구 사항과 성능을 고려하여 적절한 해결책을 선택하는 것이 중요합니다.