[OS] Concurrency, Thread, Multithreading

Ko Hyejung·2021년 10월 12일

Operating Systems

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Concurrency in Process Model

Use of concurrency within an application has several advantages.

응용 프로그램 내에서 동시성을 사용하면 몇 가지 이점이 있습니다.

Concurrency can be implemented by structuring an application as a set of concurrent processes (e.g., using fork()).

애플리케이션을 동시 프로세스 집합으로 구성하여 구현 가능

Overhead in Process Model

Each process is completely independent (need IPC via kernel).

각 프로세스는 완전히 독립적입니다(커널을 통한 IPC 필요).

Too heavy for process creation, context switching.

What is Thread ?

+) 스레드는 프로세스 내에서의 작업 단위로서 시스템의 여러 자원을 할당받아 실행하는 프로그램의 단위

+) https://www.tutorialspoint.com/operating_system/os_multi_threading.htm

A flow of control within a process that consists of a PC, a register set and a stack space (similar to process – sub-process).
An individual thread has at least its own register state, and usually its own stack.

PC, 레지스터 세트 및 스택 공간으로 구성된 프로세스 내의 제어 흐름입니다(프로세스 – 하위 프로세스와 유사).
개별 스레드는 적어도 자체 레지스터 상태를 가지고 있으며 보통 자체 스택을 가지고 있다.

A basic unit of CPU scheduling.
CPU 스케줄링의 기본 단위.

Multiple threads can be created within a same process and share code, address space, and operating resources for the process.

프로세스에 대해 동일한 프로세스 및 공유 코드, 주소 공간 및 운영 리소스 내에 여러 스레드를 생성할 수 있습니다.

Thread makes creation and switching inexpensive (use small context).

The environment in which a thread executes is called task, and a traditional (heavyweight) process is equal to a task with one thread.

스레드가 실행되는 환경을 task라고 하며, 기존의(heavyweight) 프로세스는 스레드가 하나 있는 작업과 동일

Single and Multithreaded Processes

Multithreading (Multiple Cores or Processors)

💛 Achieve parallelism

Two tasks are parallel if they are performed at the same time.
두 작업이 동시에 수행되는 경우 두 작업은 병렬

Threads of a process can even execute in parallel on different processors or cores (multicore).
프로세스의 스레드는 서로 다른 프로세서 또는 코어에서 병렬로 실행될 수도

Parallelism = no. of CPUs (cores)

Multithreading (Single Core or Processor)

💛 Achieve concurrency (illusion of parallelism)

Two tasks are concurrent if there is an illusion that they are being performed in parallel, whereas, in reality, only one of them may be performed at any time.
두 개의 작업이 동시에 수행된다는 착각이 있는 경우 두 개의 작업이 동시에 수행되지만, 실제로는 두 작업 중 하나만 수행될 수도

Provide computation speed-up even on a single processor system because if an I/O bound thread blocks, the kernel can switch to another thread of the same process.

I/O 바인딩된 스레드가 차단되면 커널이 동일한 프로세스의 다른 스레드로 전환할 수 있으므로 단일 프로세서 시스템에서도 계산 속도를 높일 수 있습니다.