프로세스 & 스레드

프로세스 : 메모리상에서 실행 중인 프로그램

스레드 : 프로세스 안에서 실행되는 여러 흐름 단위

기본적으로 프로세스마다 최소 1개의 스레드(메인 스레드)를 소유한다.

프로세스는 각각 별도의 주소 공간을 할당받는다. (독립적)

• Code : 코드 자체를 구성하는 메모리 영역 (프로그램 명령)

• Data : 전역 변수, 정적 변수, 배열 등

  • 초기화된 데이터는 Data 영역에 저장
  • 초기화되지 않은 데이터는 BSS 영역에 저장

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

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

스레드는 Stack만 따로 할당받고 나머지 영역은 공유한다.

• 스레드는 독립적인 동작을 수행하기 위해 존재 = 독립적으로 함수를 호출할 수 있어야 함
• 함수의 매개 변수, 지역 변수 등을 저장하는 Stack 영역은 독립적으로 할당받아야 함

하나의 프로세스가 생성될 때, 기본적으로 하나의 스레드가 같이 생성된다.

프로세스는 자신만의 고유 공간 및 자원을 할당받아 사용하는 데 반해,

스레드는 다른 스레드와 공간 및 자원을 공유하면서 사용하는 차이가 존재한다.

멀티프로세스

하나의 프로그램을 여러 개의 프로세스로 구성하여 각 프로세스가 병렬적으로 작업을 처리하도록 하는 것

장점 : 안전성 (메모리 침범 문제를 OS 차원에서 해결)

단점 : 각각 독립된 메모리를 갖고 있어 작업량이 많을수록 오버헤드 발생, Context Switching으로 인한 성능 저하

Context Switching 이란?

프로세스의 상태 정보를 저장하고 복원하는 일련의 과정

• 동작 중인 프로세스가 대기하면서 해당 프로세스 상태를 보관
• 대기하고 있던 다음 순번의 프로세스가 동작하면서 이전에 보관했던 프로세스 상태를 복구

문제점: 프로세스는 독립된 메모리 영역을 할당받으므로, 캐시 메모리 초기화와 같은 무거운 작업이 진행되면 오버헤드가 발생할 수 있음

멀티스레드

하나의 프로그램을 여러 개의 스레드로 구성하여 각 스레드가 하나의 작업을 처리하도록 하는 것

스레드들이 공유 메모리를 통해 다수의 작업을 동시에 처리하도록 해 준다.

장점 : 독립적인 프로세스에 비해 공유 메모리만큼의 시간과 자원 손실 감소, 전역 변수와 정적 변수 공유 가능

단점 : 안전성 (공유 메모리를 갖기 때문에 하나의 스레드가 데이터 공간을 망가뜨리면, 모든 스레드 작동 불능)

멀티스레드의 안전성에 대한 단점은 Critical Section 기법을 통해 대비한다.

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

상호 배제, 진행, 한정된 대기를 충족해야 함