[10분 테코톡] 🌷 코다의 Process vs Thread

프로세스와 스레드.

뭔가 여러가지 일을 동시에 처리할 수 있을 것 같은 기능. 비슷한 의미인가?

<키워드>

1. 실행 단위 - CPU Core에서 실행하는 하나의 단위로 프로세스와 스레드를 포괄하는 개념
2. (부연 설명이 없는) 프로세스 - 하나의 스레드만 가지고 있는 단일 스레드 프로세스
3. 동시성 - 한 순간에 여러가지 일이 아니라, 짧은 전환으로 여러 가지 일을 동시에 처리하는 것처럼 보이는 것.

프로세스와 스레드는 완벽히 다른 무엇인가가 아니다.

[순서]

1. Process & Thread

피자가게 예시

피자 레시피 = 코드(≈ 프로그램)
피자 = 프로세스

컨텍스트 스위칭(Context Switching)
-> 이를 개선한 것이 경량화된 프로세스(Lightweight Process)

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컨텍스트 스위칭(Context Switching)은 컴퓨터 운영 체제에서 여러 프로세스가 CPU(Central Processing Unit)를 공유할 때 발생하는 현상입니다. 하나의 프로세스가 실행 중인 도중에 다른 프로세스로 전환되는 과정을 나타냅니다. 컨텍스트 스위칭은 다음과 같은 상황에서 발생합니다:

1. 운영 체제가 다른 프로세스로 CPU 시간을 나눠주는 경우.
2. 현재 실행 중인 프로세스가 입출력(I/O) 작업을 수행하고 대기해야 하는 경우.
3. 다중 프로세서 시스템에서 여러 CPU 간의 작업을 분산할 때.

컨텍스트 스위칭은 비용이 발생하며, 시스템의 성능에 영향을 미칠 수 있습니다. 프로세스의 상태를 저장하고 복원하는 작업이 필요하기 때문입니다.

경량화된 프로세스(Lightweight Process)는 컨텍스트 스위칭의 비용을 줄이기 위한 개념입니다. 경량화된 프로세스는 운영 체제 수준에서 관리되며, 전통적인 프로세스와는 다르게 스레드(Thread)처럼 가벼운 단위로 구성됩니다. 경량화된 프로세스는 자체 스택과 프로세스 제어 블록을 가지며, 여러 개의 경량화된 프로세스가 하나의 실제 프로세스(프로세스 컨테이너) 내에서 실행될 수 있습니다.

경량화된 프로세스는 전통적인 프로세스보다 더 적은 컨텍스트 스위칭 비용을 가지며, 이로 인해 더 빠른 성능을 제공할 수 있습니다. 주로 멀티스레딩 환경에서 활용되며, 다수의 경량화된 프로세스가 동시에 실행될 수 있습니다. 이러한 기술은 병렬 처리 및 다중 코어 CPU에서 효과적으로 활용됩니다.

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경량화된 프로세스는 별개의 스레드가 Code, Data, Heap 영역을 공통으로 사용하고
Stack만을 고유하게 갖는 것이다.

2. Multi-process vs Multi-thread

멀티프로세스와 멀티스레드 모두 처리 방법에 대한 이야기임.
한 어플리케이션에 대한 다른 두 가지 처리방법에 대한 이야기를 하는 것임.

Ex) Chrome은 멀티 프로세스 방식, Explorer는 멀티 스레드 방식임

3. Multi-core

멀티 프로세스와 & 멀티 스레드는 SW 분야쪽에 가깝고
멀티코어는 HW 측면의 이야기에 좀 더 가깝다.

멀티코어와 관련된 키워드는 동시성과 병렬처리이다.

번외 : 리눅스에서 Process와 Thread

리눅스 커널에서는 프로세스와 스레드를 동일하게 본다.

스레드는 사용자 스레드와 커널 스레드로 나뉨.
사용자 레벨과 커널 레벨.
다대일, 일대일, 다대대 모델이 있음.
리눅스는 일대일 모델임
그래서 리눅스에서는 사용자 스레드와 커널 스레드를 동일하게 본다는 이야기를 하는 것임.

4. 요약

1. 프로세스는 프로그램이 실행된 것이다.
2. 스레드는 한 프로세스 내에서 나뉘어진 하나 이상의 실행 단위이다.
3. 한 어플리케이션에 대한 작업을 동시에 하기 위해서는 2가지 처리 방식(멀티 프로세스, 멀티 스레드)이 있다.
4. 동시에 실행이 되는 것처럼 보이기 위해서 실행 단위는 시분할로 cpu를 점유하며 context switching을 한다. (일종의 순차 실행, 그러나 매우 빠른)
5. 멀티 프로세스는 독립적인 메모리를 가지고 있지만 멀티 스레드는 자원을 공유한다. 그것에 따른 각각의 장단점이 있다.
6. 멀티 코어는 하드웨어 측면에서 실행 단위를 병렬적으로 처리할 수 있도록 여러 프로세스가 있는 것이다.