프로세스와 스레드
프로세스- 운영체제로부터 자원을 할당받은 작업의 단위.스레드- 프로세스가 할당받은 자원을 이용하는 실행 흐름의 단위.
프로그램 > 프로세스 > 스레드
- 프로그램은 저장 장치에 저장되어 있지만 메모리에는 올라가 있지 않은 상태.
- 프로세스는 프로그램을 실행해서 메모리에 올린 상태.
- 스레드는 프로세스 내에서 실행되는 여러 흐름의 단위
그림을 보면 이해가 더 쉽다.
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여러 개의 프로그램을 동시에 실행하면서 각각의 프로세스를 갖는다.
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프로세스는
code 영역,data 영역,heap 영역,stack 영역을 각각 할당한다.
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프로세스 내부에 스레드가 할당된다.
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하나의 프로세스 내의
code 영역,data 영역,heap 영역을 스레드들이 공유하며 사용할 수 있다. -
하나의 스레드는 레지스터와
stack영역을 개별적으로 할당하여 사용한다. -
즉, 프로세스의 작업을 내부의 여러 개의 스레드가 나눠서 처리한다.
프로세스 상태
- 프로세스는 다음과 같은 5가지 상태가 존재한다.
- ready큐에서 대기 중인 프로세스를
dispatch하여 실행 상태로 전환한다. - 실행 중에 I/O 작업이 필요한 프로세스라면
대기(Waiting)상태로 전환된다. - 이후 I/O 작업이 종료되면 CPU에게 종료 사실을 알려
준비(Ready)상태로 전환된다.
멀티 프로세스와 멀티 스레드
멀티 프로세스 (다중 프로그래밍)
- 하나의 응용프로그램을 여러 개의 프로세스로 구성하여 각 프로세스가 하나의 작업을 처리한다.
멀티 스레드
- 하나의 응용프로그램을 여러 개의 스레드로 구성하고 각 스레드로 하여금 하나의 작업을 처리하도록 하는 것이다.
멀티 프로세스보다 멀티 스레드를 보통 사용한다. 이로써 얻는 장점이 무엇일까?
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멀티 프로세스로 실행되는 작업을 멀티 스레드로 실행할 경우, 시스템 콜이 줄어들어 자원을 효율적으로 관리할 수 있다.
System Call - 프로세스를 생성하여 자원을 할당한다.
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처리 비용 감소 및 응답 시간 단축
- 스레드는 Stack 영역을 제외한 모든 메모리를 공유하기 때문에 비용이 적다.
- 스레드 간의 전환 속도가 프로세스 간의 전환 속도보다 빠르다.
But, 멀티 스레드 환경에선 공유 자원이 존재하기 때문에 동기화 문제가 발생할 수 있다.
멀티 프로세스 스케줄링
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선점형 스케줄링
RR(Round Robin)
SRTN(Shortest-Remaining Time Next)
MLQ(Multi-level Queue)
MFQ(Multi-level Feedback Queue) -
비선점형 스케줄링
FIFO(First In First Out)
SJF(Shortest Job First)
HRN(Highest Response-ratio Next)
우선순위 스케줄링
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선점, 비선점 둘 다 가능하다.
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우선순위 스케줄링은 각 프로세스의 우선순위를 선정 후 그에 맞는 위치의 ready큐에 삽입되는 스케줄링 방식이다.
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우선순위가 같은 경우 FIFO 방식으로 삽입된다.
우선순위 결정 기준
내부적 우선순위 결정
- 제한 시간, 기억장소 요청량, 사용 파일 수, 평균 프로세서 버스트에 대한 평균 입출력 버스트의 비율
CPU Burst- 프로그램의 수행중에 연속적으로 CPU를 사용하는 단절된 구간I/O Burst- 프로그램의 수행중에 I/O작업이 끝날때까지 block되는 구간
외부적 우선순위 결정
- 프로세스의 중요성, 사용료를 많이 낸 사용자, 작업을 지원하는 부서, 정책적 요인
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CPU Burst가 짧은 프로세스를 우선순위를 높게 두기도 한다.
기아(starvation) 현상
- 어떤한 우선 순위로 작업을 처리할 때 우선순위가 낮은 작업은 영원히 처리되지 않는 문제이다.
- 예를 들어, 우선순위가 3인 작업이 있는데, 계속해서 우선순위가 4이상인 작업이 새롭게 들어온다면, 우선순위가 3인 작업은 오랫동안 기다렸는데도 불구하고 영영 처리되지 않는다.
- 이 현상을 해결하기 위해
Aging기법을 적용했다.
Aging 기법
- 대기시간에 비례하여 우선순위를 부여함으로써 기아 현상을 방지한다.
- 대상에 나이를 부여한다.
- 자원을 할당 받지 못하고 기다리는 동안 나이는 점점 증가한다.
- 우선순위에 나이를 일정비율 반영한다.
- 그럼 기존의 우선순위가 낮았던 대상도 나이가 많아짐에 따라 결국 자원을 할당 받는다.
멀티 스레드 스케줄링
스레드 스케줄링 방식에는 두 가지 방식이 있다.
- 우선순위(priority)
- 우선순위가 높은 스레드가 실행 상태를 더 많이 가지도록 한다.
- 순환 할당(Round-Robin)
- 시간 할당량(Time Slice)을 정해서 하나의 스레드를 정해진 시간만큼 실행하고 다시 다른 스레드를 실행하는 방식
자바스크립트의 타이머
- 자바 스크립트 엔진은 싱글 스레드로 동작한다. 하나의 콜스택과 하나의 스레드로 처리한다.
