해설 — 시즌 랭킹 마감과 종료 직전 점수 갱신 경합 · C++

난이도: 중상

답변 프레임워크: 요약 → 문제 분류 → 원인 → 수정안 → 더 나은 설계

요약

핵심은 시즌 경계에서 확정(Finalize)과 점수 가산(AddScore)이 동기화 없이 경쟁한다는 것이다. (A) 종료 판정이 평범한 bool ended_ 라 검사-후-가산 사이에 Finalize 가 끼어들어 점수가 유실되거나 이미 비워진/다음 시즌 보드에 오귀속된다. (B) 발생 시각 eventTimeMs 를 전혀 보지 않아 종료 시각 이전에 발생했지만 늦게 도착한 점수는 버려지고, 종료 이후 발생분이 이번 시즌에 섞인다(공정성 위반). (C) unordered_map 동시 읽기/쓰기로 데이터 레이스(UB), (D) Finalize 가 ended_=true 직후 살아있는 맵을 순회/clear 하므로 플래그를 막 통과한 워커의 삽입과 경쟁해 iterator/구조 손상이 난다. 정답의 한 줄: 경계는 시각 기준 귀속 + 락(또는 단일 액터)으로 스왑 후 스냅샷을 확정하라.

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문제점

(A) 종료 판정이 비원자 플래그 — TOCTOU/가시성 (동시성) ★간판

• 증상: 종료 직전 점수가 사라지거나, 비워진 보드/다음 시즌에 들어간다.
• 재현 조건: 워커 T1 이 if(ended_) 를 통과(거짓) → 스케줄 양보. 타이머 T2 가 FinalizeSeason() 으로 ended_=true, 정렬/지급, scores_.clear(), ended_=false. 깨어난 T1 이 scores_[pid]+=delta 를 비워진(또는 다음 시즌) 보드에 적용.
• 근본 원인: 검사와 가산이 한 임계 구역이 아니고, ended_ 에 메모리 동기화가 없어 가시성도 보장되지 않는다.

(B) 발생 시각 미사용 — 경계 귀속 오류 (정확성/공정성)

• 증상: 종료 직전 발생했지만 지연 도착한 점수가 유실되고, 종료 이후 발생분이 이번 시즌에 섞인다.
• 재현 조건: 네트워크/처리 지연으로 eventTimeMs <= seasonEndMs 인 패킷이 Finalize 이후 도착 → (A)로 버려짐. 반대로 eventTimeMs > seasonEndMs 인데 Finalize 전 도착 → 이번 시즌에 가산.
• 근본 원인: 귀속 기준이 "도착 순간"이 아니라 "발생 시각"이어야 하는데 eventTimeMs 를 무시했다.

(C) 맵 동시 접근 — 데이터 레이스 (동시성/UB)

• 여러 워커의 scores_[pid]+=delta 동시 실행은 lost update + unordered_map 동시 변경 UB. 타이머의 순회와도 경쟁.

(D) Finalize 가 라이브 맵을 순회/clear — 구조 손상 (동시성/UB)

• ended_=true 가 모든 워커를 즉시 막아주지 못한다(가시성/타이밍). 플래그를 막 통과한 워커가 삽입하는 동안 vector(scores_.begin(), scores_.end()) 범위 생성·sort·clear 가 동시에 일어나 iterator 무효화/UAF. clear 후 들어온 삽입은 유령 데이터.

(보조) 재진입/단일 호출 가정 — 견고성

• FinalizeSeason 이 두 번 호출되면(타이머 중복/재시작) 보상 이중 지급. 멱등 가드 필요.

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수정안

핵심: ① 점수에 발생 시각으로 귀속, ② 경계는 락으로 보드를 스왑한 뒤 스냅샷을 확정, ③ 종료 이후 발생분은 다음 시즌 보드로, ④ Finalize 멱등.

class Leaderboard {
public:
    void AddScore(int64_t pid, int64_t delta, int64_t eventTimeMs) {
        std::lock_guard<std::mutex> lk(mtx_);
        // (B) 발생 시각으로 귀속: 종료 시각 이전이면 현재 시즌, 이후면 다음 시즌
        auto& board = (eventTimeMs <= seasonEndMs_) ? cur_ : next_;
        board[pid] += delta;
    }

    void FinalizeSeason() {
        std::unordered_map<int64_t,int64_t> finalized;
        {
            std::lock_guard<std::mutex> lk(mtx_);
            if (finalized_) return;          // 멱등
            finalized_ = true;
            finalized.swap(cur_);            // 라이브 맵을 스왑 → 락 밖에서 안전 처리
            cur_.swap(next_);                // 다음 시즌을 현재로 승격
            next_.clear();
        }
        // 락 밖: 스냅샷 위에서 정렬/지급(워커와 무관)
        std::vector<std::pair<int64_t,int64_t>> r(finalized.begin(), finalized.end());
        std::sort(r.begin(), r.end(), [](auto&a,auto&b){ return a.second>b.second; });
        for (int i = 0; i < (int)r.size() && i < kTopN; ++i)
            sink_.Grant(r[i].first, i + 1);
    }
private:
    std::mutex mtx_;
    std::unordered_map<int64_t,int64_t> cur_, next_;
    bool finalized_ = false;
    // ... seasonEndMs_, sink_, kTopN
};

• 스왑 패턴: 라이브 맵을 잠깐의 락 안에서 통째로 떼어내고(swap), 무거운 정렬·지급은 락 밖에서 스냅샷에 대해 수행 → 워커 지연 최소화 + 일관성.
• cur_/next_ 이중 보드로 경계 발생분을 시각 기준으로 정확히 분리.

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더 나은 설계

1) 단일 액터(시리얼) 모델

• 보드 갱신/확정을 한 스레드의 큐로 직렬화하면 락이 사라지고 경계 처리도 단순. AddScore/Finalize 가 같은 큐 메시지로 순서대로 처리됨. 트레이드오프: 단일 스레드 처리량 한계 → 샤딩(플레이어 해시별 액터)으로 확장.

2) 시각 기준 워터마크

• "이 시각 이전 발생분은 모두 도착했다"는 워터마크를 두고, 워터마크가 seasonEndMs 를 넘을 때 확정. 지연 도착(late event)을 안전하게 흡수. 스트림 처리의 표준 패턴.

3) 확정/지급의 멱등·내구성

• Finalize 결과(순위·지급 내역)를 먼저 영속화하고, 지급은 멱등 키로. 타이머 중복/장애 재기동 시 이중 지급 방지(영속화 problem 들과 연결).

4) 동점 처리

• 정렬이 점수만 본다. 동점자 타이브레이커(먼저 도달 시각 등)를 명시하지 않으면 순위가 비결정적. 보조 키를 둬 안정 정렬.

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면접 포인트

• 핵심: 경계(boundary) 동시성 — 플래그 하나로 "끝났다"를 표현하면 TOCTOU·가시성으로 유실/오귀속이 난다. 스왑+스냅샷, 발생 시각 귀속, 멱등.
• 예상 질문:
  1. "종료 직전 점수가 사라지는 정확한 인터리빙을 설명하라." → (A) 재현 시퀀스.
  2. "지연 도착한 정당 점수를 어떻게 살리나?" → 발생 시각 귀속 + 워터마크/이중 보드.
  3. "정렬·지급을 락 안에서 다 하면 왜 나쁜가?" → 워커 블로킹·락 보유 시간 폭증. 스왑 후 락 밖 처리.

구문 검증: g++ -std=c++17 -fsyntax-only problem.cpp 통과.