프로세스와 스레드

프로세스와 스레드

• 프로세스 : 메모리상에서 실행 중인 프로그램
• 스레드 : 프로레스 안에서 실행되는 여러 흐름 단위

기본적으로 프로세스마다 최소 1개의 스레드를 소유하고 있다.(메인 스레드 포함)

프로세스 구조

프로세스는 각각 별도의 주소공간이 할당된다 -> 독립적

• Code(text) : 코드 자체를 구성하는 메모리 영역(프로그램 명령)
• data : 전역변수, 정적 변수, 배열, 초기화된 데이터
  cf) 초기화되지 않은 데이터는 bss영역에 저장
• heap : 코드에서 동적으로 만들어지는 데이터 (동적할당시 사용 - new(),malloc() 등)
• stack : 지역변수, 매개변수, 함수호출, 리턴값(임시메모리 영역)

스레드

• 스레드는 stack만 따로 할당 받고 나머지 영역은 서로 공유
• 하나의 프로세스가 생성될때, 기본적으로 하나의 스레드 같이 생성
• 프로세스는 자신만의 고유 공간과 자원을 할당받아 사용하는데 반해, 스레드는 다른 스레드와 공간, 자원을 공유하면서 사용하는 차이가 존재한다.
• 스레드의 장점 : 사용자에 대한 응답성 향상 / 자원 공유 효율(IPC안써도 됨) / 작업이 분리되어 코드가 간결
• 스레드의 단점: 스레드 중 한스레드만 문제생겨도 전체 프로세스가 영향 받음 / 스레드를 많이 생성하면 context switching이 많이 일어나 성능 저하 / 동기화 이슈로 비정상적으로 동작가능

프로세스 vs 스레드

멀티 프로세싱

• 여러개의 cpu에서 하나의 프로그램을 여러개의 프로세스로 구성하여 각 프로세스가 병렬적으로 작업을 수행하는 것
• 장점 : 안전성(메모리 침범 문제를 OS 차원에서 해결)
• 단점 : 각각 독립된 메모리 영역을 갖고 있어, 작업량이 많을수록 오버해드 발생, context Switching으로 인한 성능 저하

context switching이란?
프로세스의 상태 정보를 저장하고 복원하는 일련의 과정

즉, 동작중인 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 사용하므로, 캐시 메모리 초기화와 같은 무거운 작업이 진행됐을때, 오버해드가 발생할 가능성이 있음

멀티 스레드

• 하나의 응용 프로그램에서 여러 스레드를 구성해 각 스레드가 하나의 작업을 처리하는 것
• 스레드들이 공유 메모리를 통해 다수의 작업을 동시에 처리하도록 해줌
• 장점 : 독립젹인 프로세스에 비해 공유메모리 만큼의 시간, 자원 손실이 감소, 전역 변수와 정적 변수에 대한 자료 공유 가능
• 단점: 안전성 문제 - 하나의 스레드가 데이터 공간을 망가뜨리면 모든 스레드가 작동 불능상태가 된다(공유 메모리를 갖기 때문)
  => 멀티스레드의 안전성에 대한 단점은 임계영역 기법을 통해 해결할 수 있다 : 뮤텍스, 세마포
  • 하나의 스레드가 공유 데이터 값을 변경하는 시점에 다른 스레드가 동시 접근하지 못하도록 막기!
  • 상호배제, 진행, 한정된 대기를 충족해야 한다.