면접을 준비하면서 프로세스와 스레드의 차이나 의미를 물어보는 질문이 많았습니다.
프로세스
- 실행중에 있는 프로그램
- 메모리에 올라와 실행되고 있는 프로그램의 인스턴스(독릭적인 개체)
- 스케쥴링의 대상이 되는 작업(task)과 같은 의미로 쓰인다.
- 운영체제로부터 시스템 자원을 할당받은 작업의 단위
- 하드디스크에 있는 프로그램을 실행하면, 실행을 위해서 메모리를 할당이 이루어지고, 할당된 메모리공간으로 바이너리 코드가 올라가게된다. 이때부터 프로세스라 불린다.
할당받는 시스템 자원의 예
- CPU시간
- 운영되기 위해 필요한 주소 공간
- Code, Data, Stack, Heap의 구조로 되어 있는 독립된 메모리 영역
특징
- 프로세스는 각각 독립적인 메모리 영역(Code, Data, Stack, Heap)을 할당받는다.
- 프로세스 내부에는 하나 이상의 스레드를 가지고 있는데, 실제로는 스레드 단위로 스케쥴링한다.
- 각 프로세스는 별도의 주소 공간에서 실행되며, 한 프로세스는 다른 프로세스의 변수나 자료구조에 접근할 수 없다.
- 한 프로세스가 다른 프로세스의 자원에 접근하려면 프로세스 간의 통신을 사용해야한다.
스레드
- 프로세스 내에서 실행되는 여러 흐름의 단위
- 프로세스의 특정한 수행 경로
- 프로세스가 할당받은 자원을 이용하는 실행의 단위
특징
- 스레드는 프로세스 내에서 각각 Stack만 따로 할당받고, Code, Data, Heap은 프로세스 내에있는 스레드들과 공유한다.
- 각각의 스레드는 별도의 레지스터와 스택을 독립적으로 할당받고, Heap은 공유한다
멀티 프로세스
하나의 응용프로그램에서 여러 개의 프로세스로 구성하여 각 프로세스가 하나의 작업을 처리하도록 하는것
장점
여러개의 자식 프로세스중 하나가 이상이 생겨도 그 자식 프로세스만 이상이 생기고 다른 프로세스들에게 영향이 가지 않는다.
단점
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Context Switching에서의 오버해드
- Context Switching 과정에서 캐쉬 메모리 초기화 등 무거운 작업이 진행되고 많은 시간이 소모되는 등의 오버헤드가 발생하게 된다.
- 프로세스는 각각의 독립된 메모리 영역을 할당받았기 때문에 프로세스 사이에서 공유하는 메모리가 없어, Context Switching이 발생하면 캐쉬에 있는 모든 데이터를 초기화하고 다시 캐쉬 정보를 불러와야 한다.
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프로세스 사이의 어렵고 복잡한 통신 기법(IPC)
프로세스는 각각의 독립된 메모리 영역을 할당받았기 때문에 하나의 프로그램에 속하는 프로세스들 사이의 변수를 공유할 수 없다.
Context Switching이란
- CPU에서 여러 프로세스를 돌아가면서 작업을 처리하는 과정
- 동작 프로세스가 대기를 하면서 해당 프로세스의 상태(Context)를 보관, 대기하고 있던 다음 순서의 프로세스가 동작하면서 이전에 보관했던 프로세스의 상태를 복구하는 작업
멀티 스레드
- 하나의 응용프로그램을 여러 개의 스레드로 구성하고 각 스레드로 하여금 하나의 작업을 처리하도록 하는 것
- 윈도우, 리눅스 등에서 멀티 프로세싱을 지원하고 있지만, 멀티 스레딩을 기본으로 하고 있다.
- 웹 서버는 대표적인 멀티 스레드 응용 프로그램이다.
장점
- 시스템 자원 소모 감소(자원의 효율성 증대)
프로세스를 생성하여 자원을 할당하는 시스템 콜이 줄어들어 자원을 효율적으로 관리할 수 있다. - 시스템 처리량 증가(처리 비용 감소)
- 스레드 간 데이터를 주고 받는 것이 간단해지고 시스템 자원 소모가 줄어든다.
- 스레드 사이의 작업량이 작아 Context Switching이 빠르다.
- 간단한 통신 방법으로 프로그램 응답 시간 단축
스레드는 프로세스 내의 Stack영역을 제외한 모든 메모리를 공유하여 통신의 부담이 적다
단점
- 주의 깊은 설계가 필요하다.
- 디버깅이 까다롭다.
- 단일 프로세스 시스템의 경우 효과를 보기 어렵다.
- 다른 프로세스에서 스레드를 제어할 수 없다.
- 하나의 스레드에 문제가 발생하면 전체 프로세스가 영향을 받는다.
DB 일기장