Process와 Thread

Process

• 실행 중인 프로그램
• 디스크로부터 메모리에 적재되어 CPU의 할당을 받을 수 있음
• 코드, 데이터, 스택, 힙을 각각 할당 받음
• 한 프로세스가 다른 프로세스의 자원에 접근하려면 프로세스 간의 통신(IPC, inter-process communication)을 사용해야 한다.
  • Ex. 파이프, 파일, 소켓 등을 이용한 통신 방법 이용

Thread

• 프로세스의 실행 단위 (경량 프로세스)
• 같은 프로세스의 코드, 데이터, 힙 영역을 공유
• 각각의 프로세스는 별도의 레지스터와 스택을 갖는다

PCB

• Process Control Block
• 특정 프로세스에 대한 중요한 정보를 저장
• 프로세스의 생성과 동시에 고유한 PCB 생성
• 프로세스는 CPU를 할당 받아 작업을 수행
• 인터럽트와 같은 상황에서 CPU를 반납하는데 이 때 작업의 진행 상황을 PCB에 저장

프로세스 식별자(Process ID, PID) : 프로세스 식별번호
프로세스 상태 : new, ready, running, waiting, terminated 등의 상태를 저장
프로그램 카운터 : 프로세스가 다음에 실행할 명령어의 주소
CPU 레지스터
CPU 스케쥴링 정보 : 프로세스의 우선순위, 스케줄 큐에 대한 포인터 등
메모리 관리 정보 : 페이지 테이블 또는 세그먼트 테이블 등과 같은 정보를 포함
입출력 상태 정보 : 프로세스에 할당된 입출력 장치들과 열린 파일 목록
어카운팅 정보 : 사용된 CPU 시간, 시간제한, 계정번호 등

문맥교환 (Context Swicthing)

프로세스의 상태 정보를 저장하고 복원하는 일련의 과정
즉, 동작 중인 프로세스가 대기하면서 해당 프로세스의 상태를 보관하고, 대기하고 있던 다음 순번의 프로세스가 동작하면서 이전에 보관했던 프로세스 상태를 복구하는 과정을 말함
→ 프로세스는 각 독립된 메모리 영역을 할당받아 사용되므로, 캐시 메모리 초기화와 같은 무거운 작업이 진행되었을 때 오버헤드가 발생할 문제가 존재함

📚 더 알아보기

스택을 스레드마다 독립적으로 할당하는 이유

• 스택은 함수 호출 시 전달되는 인자, 되돌아갈 주소값 및 함수 내에서 선언하는 변수 등을 저장
• 스택 메모리 공간이 독립적이라는 것은 독립적인 함수 호출이 가능하다는 것이고 이는 독립적인 실행 흐름이 추가되는 것
• 스레드의 정의에 따라 독립적인 실행 흐름을 추가하기 위한 최소 조건으로 독립된 스택을 할당

PC Register 를 스레드마다 독립적으로 할당하는 이유

• PC 값은 스레드가 명령어의 어디까지 수행하였는지를 나타냄
• 스레드는 CPU 를 할당받았다가 스케줄러에 의해 다시 선점당한다.
• 명령어가 연속적으로 수행되지 못하고 어느 부분까지 수행했는지 기억해야함

Reference

• Interview_Question_for_Beginner