[FE-Interview][CS] Process VS Thread

Process VS Thread

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📌 이 질문은 운영체제가 시스템의 자원을 어떤 단위로 할당하고, 프로세스와 스레드는 이 자원을 어떻게 사용하느냐를 알고 있느냐를 체크하기 위한 의도로 하는 것이라 보면 된다.

먼저 두 가지의 이론적 설명을 하기 전에, 용어의 늪에 빠지지 말아야 할 것을 충고한다. Process VS Thread 를 이야기할 때, 동일한 뜻을 가진 듯한 용어들이 반복적으로 자주 등장하기 때문이다.

1. 실행 단위
   CPU Core 에서 실행하는 하나의 단위로 프로세스와 스레드를 포괄하는 개념을 말한다.
2. (부연 설명이 없는) 프로세스
   하나의 스레드만 가지고 있는 단일 스레드 프로세스.
   (프로세스와 쓰레드는 완전히 다른 무언가가 아니라는 이야기.)
3. 동시성
   한 순간에 여러가지 일이 아니라, 짧은 전환으로 여러가지 일을 동시에 처리하는 것처럼 보이는 것을 의미한다.
   (이는 한 순간에 여러가지 일이 처리된다는 의미가 아니라 여러가지가 빠르게 전환이 되는 것처럼 동시에 일어나는 것처럼 보이는 것이다.)

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프로세스 vs 스레드

프로세스는 컴퓨터에서 실행되고 있는 프로그램을 말하며, CPU 스케줄링의 대상이 되는 작업(task)라는 용어와 거의 같은 의미로 쓰인다.
스레드는 프로세스 내 작업의 흐름을 지칭한다.

이를 조금 풀어서 이야기해보자면, 프로세스는 운영체제로부터 자원을 할당받는 자원의 단위 이고, 스레드는 할당받은 자원을 이용하는 실행의 단위 라고 할 수 있다. 그리고 스레드는 프로세스 내에 여러 개가 생길 수 있다. 예를 들어, 어플리케이션 하나가 프로세스이고, 그 안에서 분기 처리가 스레드가 되는 셈이라고 볼 수 있다.

프로세스는 실행될 때 운영체제로부터 프로세서, 필요한 주소 공간, 메모리 등 자원을 할당받는다. 스레드는 프로세스 내에서 동작하는 여러 실행의 흐름(플로우)으로 프로세스 내의 주소 공간이나 자원들을 같은 프로세스 내에 스레드끼리 공유하면서 실행 된다.

왜 프로세스(멀티 프로세스)로 할 수 있는 작업들을 굳이 하나의 프로세스에서 스레드로 나눠가면서 해야하는 걸까?

운영체제는 시스템 자원을 효율적으로 관리하기 위해서 스레드를 사용 한다. 멀티 프로세스(multi process)로 실행되는 작업을 멀티 스레드로 실행할 경우, 프로세스를 생성하여 자원을 할당하는 시스템 콜이 줄어들기 때문에 자원을 효율적으로 관리 할 수 있게 된다. 뿐만 아니라, 프로세스 간의 통신 보다 스레드 간의 통신 비용이 훨씬 적으므로 작업들 간의 통신의 부담이 줄어들게 된다.

멀티 프로세스 vs 멀티 스레드

멀티 프로세스(multi process) 는 하나의 프로그램을 여러 개의 프로세스로 구성하여 각 프로세스가 하나의 작업(task)를 처리하는 것을 의미한다.

• 장점 : 하나의 프로세스가 잘못 되어도 프로그램은 동작한다.
• 단점 : context switching 비용이 발생한다.

✍🏻 context switching 이란 ?
CPU 에서 여러 프로세스를 돌아가면서 작업을 처리하게 되는데, 이 작업을 Context Switching 이라고 한다. 동작 중인 프로세스가 대기를 하게 되면서 프로세스의 상태(Context)를 보관하여 대기하고 있다가 다시 실행시에 복구하는 비용(시간)을 의미한다.

멀티 스레드(multi thread) 는 프로그램을 여러개의 쓰레드로 구성하고 각 쓰레드가 작업(task)를 처리하는 것을 의미한다.

• 장점 : 시스템 자원 소모와 처리 비용이 감소되며, 실행 속도가 향상 된다. 또한, 쓰레드 간의 자원 공유(stack을 제외한 영역)가 가능하다.
• 단점 : 디버깅이 어려워지고, 동기화 이슈가 발생한다. 하나의 쓰레드에 오류가 발생하면, 전체 프로세스에 문제가 발생된다.

Thread Safe란 무엇인가?

thread safe 란, 여러 스레드가 동시에 사용되어도 안전하다는 것을 의미한다. 특정 함수 A와 변수 AA가 여러 스레드에서 호출이 되더라도 하나의 스레드에서 호출했을 때와 같은 결과가 보장되어야 한다 는 것이다. 만약 특정 함수가 전역 변수를 참조하게 된다면 해당 함수는 thread safe 하지 않은 결과가 나올 수 있다.

✅ 출처

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Process와 Thread의 차이
프로세스와 스레드의 차이-운영체제
Process, Thread 차이가 뭐예요?
면접을 위한 CS 전공지식 노트