[Operating System] 2. 프로세스와 스레드

0. 프로세스와 스레드

• 프로세스 : 프로그램을 메모리 상에서 실행 중인 작업
• 스레드 : 프로세스 안에서 실행되는 여러 흐름 단위

기본적으로 프로세스마다 메인 스레드를 포함하여 최소 1개의 스레드를 소유한다.

프로세스는 각각 별도의 주소 공간을 독립적으로 할당한다.

• Code : 코드 자체를 구성하는 메모리 영역 - 프로그램 명령
• Data : 전역 변수, 정적 변수, 배열 등 - 초기화된 데이터
• Heap : 동적 할당 시 사용 - new(), malloc() 등
• Stack : 지역변수, 매개변수, 리턴 값 - 임시 메모리 영역

스레드는 Stack만 따로 할당받으며 나머지 영역은 서로 공유한다. 하나의 프로세스가 생성될 때 기본적으로 하나의 스레드도 같이 생성된다.

 

프로세스는 자신만의 고유 공간과 자원을 할당받아 사용하는데 반해 스레드는 다르 스레드와 공간, 자원을 공유하면서 사용하는 차이가 존재한다.

 

 

1. 멀티 프로세스

하나의 컴퓨터에 여러 CPU를 장착하여 하나 이상의 프로세스들을 동시에 병렬적으로 처리한다.

• 장점 : 안정성 - 메모리 침범 문제를 OS 차원에서 해결
• 단점 : 각각 독립된 메모리 영역을 갖고 있어 작업량이 많을수록 오버헤드가 발생. Context Switching으로 인한 성능 저하

Context Switching

프로세스의 상태 정보를 저장하고 복원하는 일련의 과정이다. 

 

동작 중인 프로세스가 대기하면서 해당 프로세스의 상태를 보관하고 대기하고 있던 다음 순번의 프로세스가 동작하면서 이전에 보관했던 프로세스 상태를 복구하는 과정이다.

 

프로세스는 각 독립된 메모리 영역을 할당받아 사용되므로 캐시 메모리 초기화와 같은 무거운 작업이 진행되었을 때 오버헤드가 발생할 문제가 존재한다.

 

 

2. 멀티 스레드

하나의 응용 프로그램에서 여러 스레드를 구성해 각 스레드가 하나의 작업을 처리하는 것이다. 스레드들이 공유 메모리를 통해 다수의 작업을 동시에 처리하도록 해준다.

• 장점 : 독립적인 프로세스에 비해 공유 메모리만큼의 시간, 자원 손실이 감소. 전역 변수와 정적 변수에 대한 자료 공유 가능
• 단점 : 안정성 문제. 하나의 스레드가 데이터 공간을 망가뜨리면 모든 스레드가 작동 불능 상태 -> Critical Section 기법을 통해 대비

Critical Section(임계 구역) : 하나의 스레드가 공유 데이터 값을 변경하는 시점에 다른 스레드가 그 값을 읽으려 할 때 발생하는 문제를 해결하기 위한 동기화 과정.

 

상보 배제, 진행, 한정된 대기 상태를 충족해야 한다.