OS - 프로세스와 스레드

 

* 프로세스

프로그램을 메모리 상에서 실행중인 작업

* 스레드

프로세스 안에서 실행되는 여러 흐름 단위

 

- 기본적으로 프로세스 마다 최소 1개의 스레드를 소유하고 있다.(메인 스레드 포함)

 

프로세스는 각각 별도의 주소공간을 할당한다.(독립적)

* Code : 코드 자체를 구성하는 메모리 영역(프로그램 명령)

* Data : 전역 변수, 정적 변수, 배열 등

- 초기화된 데이터는 data 영역에 저장된다.

- 초기화 되지 않은 데이터는 bss 영역에 저장된다.

(bss : block started by symbol - 초기화 되지 않은 전역 데이터를 위한 영역이다.)

* Heap : 동적 할당 시 사용(new(), malloc() 등)

* Stack : 지역 변수, 매개 변수, 리턴 값 (임시 메모리 영역)

 

스레드는 Stack 영역 만 따로 할당 받고 나머지 영역은 서로 공유한다.

하나의 프로세스가 생성될 때, 기본적으로 하나의 스레드가 같이 생성된다.

* 프로세스는 자신만의 고유 공간과 자원을 할당받아 사용하는데 반해, 스레드는 다른 스레드와 공간, 자원을 공유하면서 사용하는 차이가 존재한다.

 

 

 

* 멀티 프로세스

하나의 컴퓨터에 여러 CPU 를 장착 -> 하나 이상의 프로세스 들을 동시에 처리(병렬)

- 장점 : 안전성(메모리 침범 문제를 OS 차원에서 해결한다.)

- 단점 : 각각 독립된 메모리 영역을 갖고 있어, 작업량이 많을 수록 오버헤드 발생, Context Switching 으로 인한 성능 저하

 

* Context Switching 이란?

프로세스의 상태 정보를 저장하고 복원하는 일련의 과정

즉, 동작 중인 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 사용되므로, 캐시 메모리 초기화와 같은 무거운 작업이 진행되었을 때 오버헤드가 발생할 문제가 존재한다.

 

 

 

* 멀티 스레드

하나의 응용 프로그램에서 여러 스레드를 구성해 각 스레드가 하나의 작업을 처리하는 것

- 스레드들이 공유 메모리를 통해 다수의 작업을 동시에 처리하도록 해준다.

 

* 장점 :

- 독립적인 프로세스에 비해 공유 메모리 만큼의 시간, 자원 손실이 감소한다

- 전역 변수와 정적 변수에 대한 자료 공유가 가능하다.

* 단점 :

- 안전성 문제 : 하나의 스레드가 데이터 공간을 망가뜨리면 모든 스레드가 작동 불능 상태가 된다. 왜냐하면 멀티 스레드 들은 하나의 프로세스 안에서 서로 메모리를 공유하기 때문이다.

 

* 멀티 스레드의 안전성에 대한 단점은 Critical Section 기법을 통해 대비할 수 있다.

하나의 스레드가 공유 데이터 값을 변경하는 시점에 다른 스레드가 그 값을 읽으려 할 때 발생하는 문제를 해결하가 위한 동기화 과정

-> 상호 배제, 진행, 한정된 대기를 충족해야 함

 

 

참고 : https://gyoogle.dev/blog/

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