프로세스

실행 중인 프로그램
사용자가 작성한 프로그램이 운영체제에 의해 메모리 공간을 할당받아 실행 중인 것
프로그램에 사용되는 데이터와 메모리 등의 자원 그리고 스레드로 구성
파일 테이블은 공유되고 사용자 주소 공간은 공유되지 않음
(한 개의 프로세스가 우연히 다른 프로세스의 가상 메모리를 가지는 것 불가능)

ex. 프로그램 : 구글 크롬 프로그램과 같은 실행파일
클릭 시, 구글 크롬 '프로세스'가 시작되는 것

프로세스 상태

프로세스의 상태는 여러 가지 상태값을 가짐

생성 상태

프로세스가 생성된 상태를 의미
이때 PCB(Process Control Block)이 할당됨

PCB(Process Control Block)

운영체제에서 프로세스에 대한 메타데이터를 저장한 '데이터'
특정한 프로세스를 관리할 필요가 있는 정보를 포함하는 운영 체제 커널의 자료 구조
aka. 프로세스 제어 블록

포함된 정보

• 프로세스 식별자(Process ID)
• 프로세스 상태(Process State): 생성(create), 준비(ready), 실행(running), 대기(waiting), 완료(terminated) 상태가 있다. - 유예준비상태suspended ready, 유예대기상태suspended wait는 스택이 아닌 disk에 저장된다.
• 프로그램 계수기(Program Counter): 프로그램 계수기는 이 프로세스가 다음에 실행할 명령어의 주소를 가리킨다.
• CPU 레지스터 및 일반 레지스터
• CPU 스케줄링 정보: 우선 순위, 최종 실행시각, CPU 점유시간 등
• 메모리 관리 정보: 해당 프로세스의 주소 공간 등
• 프로세스 계정 정보: 페이지 테이블, 스케줄링 큐 포인터, 소유자, 부모 등
• 입출력 상태 정보: 프로세스에 할당된 입출력장치 목록, 열린 파일 목록 등

PCB의 위치
프로세스의 중요한 정보를 포함하고 있어 일반 사용자가 접근하지 못하도록 보호된 메모리 영역 안에 남음. 커널 스택의 처음에 위치함.

스레드

스레드(thread)는 프로세스가 할당 받은 자원을 이용하는 실행 단위이자, 프로세스의 특정한 수행 경로이자 프로세스 내에서 실행되는 여러 흐름의 단위이다.

프로세스(process) 내에서 실제로 작업을 수행하는 주체(일꾼)
프로세스의 컨텍스트 내에서 돌아가는 논리 흐름
프로세스의 실행 가능한 가장 작은 단위
모든 프로세스에는 한 개 이상의 스레드가 존재하여 작업을 수행
스레드가 소속된 프로세스가 운영체제로부터 자원을 할당받으면 그 자원을 스레드가 사용
두 개 이상의 스레드를 가지는 프로세스를 멀티스레드 프로세스(multi-threaded process)라고 함

cf. 컨텍스트
프로그래밍에서의 컨텍스트는 상황, 맥락, 문맥을 의미하며 개발자가 어떠한 작업을 완료하는데 필요한 모든 관련 정보를 말한다.

스레드의 특징

• 각 스레드는 독자적인 스택(Stack) 메모리를 갖는다.
• 스레드는 프로세스 내에서 각각 스택만 할당받고 Code, Data, Heap 영역은 공유한다.
• 스레드는 한 프로세스 내에서 동작되는 여러 실행의 흐름으로, 프로세스 내의 주소공간이나 자원들을 같은 프로세스 내의 스레드끼리 공유하며 실행된다.
• 각각의 스레드는 별도의 레지스터와 스택을 갖고 있지만, 힙 메모리는 서로 읽고 쓸 수 있다.
• 한 스레드가 프로세스 자원을 변경하면, 다른 이웃 스레드(sibling thread)도 그 변경 결과를 즉시 볼 수 있다.
• 스레드는 메모리를 공유하기 때문에 동기화, 데드락 등의 문제가 발생 할 수 있다.
• 스레드는 대부분의 현대 운영체제가 지원하고 있으며, 이와 관련된 주요 라이브러리로는 POSIX Pthreads, Windows threads, Java threads 가 있다.

프로세스 vs. 스레드

프로세스는 프로세스별로 다른 가상주소공간을 가짐 -> 컨텍스트들이 데이터 공유하기 어려워짐
but 스레드는 한 개의 프로세스의 컨텍스트에서 돌아가기 때문에 해당 프로세스 가상 주소 공간의 전체 내용을 공유함