💡 프로세스와 스레드의 차이는 무엇인가?
프로세스와 스레드는 서로 관련은 있지만 기본적으로 다르다.
프로세스는 CPU 시간이나 메모리 등의 시스템 자원이 할당되는 독립적인 개체이다.
각 프로세스는 별도의 주소 공간에서 실행되며,
한 프로세스는 다른 프로세스의 변수나 자료구조에 접근할 수 없다.
→ 한 프로세스가 다른 프로세스의 자원에 접근하려면 프로세스 간 통신(Inter-Process Communication)을 사용해야 한다.
→ 프로세스 간 통신 방법으로는 파이프, 파일, 소켓 등을 이용한 방법이 있다.
같은 프로세스 안에 있는 여러 스레드들은 같은 힙 공간을 공유한다.
→ 반면에 프로세스는 다른 프로세스의 메모리에 직접 접근할 수 없다.
각각의 스레드는 별도의 레지스터와 스택을 갖고 있지만, 힙 메모리는 서로 읽고 쓸 수 있다.
스레드는 프로세스의 특정한 수행 경로와 같다.
한 스레드가 프로세스 자원을 변경하면, 다른 이웃 스레드(sibling thread)도 그 변경 결과를 즉시 볼 수 있다.
프로세스(Process)
작업(Job), 태스크(Task)라고도 한다.
프로세스는 일반적으로 실행 중인 프로그램을 의미
→ 디스크로부터 메모리에 적재되어 CPU 의 할당을 받을 수 있는 것
운영체제로부터 주소 공간, 파일, 메모리 등을 할당 받으며 이것들을 총칭하여 프로세스라고 한다.
여러 형태의 정의
- PCB를 가진 프로그램
- 실기억장치에 저장된 프로그램
- 프로세서가 할당되는 실체로서, 디스패치가 가능한 단위
- 프로시저가 활동중인 것
- 비동기적 행위를 일으키는 주체
- 지정된 결과를 얻기 위한 일련의 계통적 동작
- 목적 또는 결과에 따라 발생되는 사건들의 과정
- 운영체제가 관리하는 실행 단위
프로세스는 함수의 매개변수, 복귀 주소와 로컬 변수와 같은 임시 자료를 갖는 프로세스 스택과 전역 변수들을 수록하는 데이터 섹션을 포함한다. 또한, 프로세스는 프로세스 실행 중에 동적으로 할당되는 메모리인 힙을 포함한다.
프로세스 제어 블록(Process Control Block, PCB)
PCB 는 특정 프로세스에 대한 중요한 정보를 저장 하고 있는 운영체제의 자료구조이다.
운영체제는 프로세스를 관리하기 위해 프로세스의 생성과 동시에 고유한 PCB 를 생성 한다.
프로세스는 CPU 를 할당받아 작업을 처리하다가도
프로세스 전환이 발생하면 진행하던 작업을 저장하고 CPU 를 반환해야 하는데,
이때 작업의 진행 상황을 모두 PCB 에 저장하게 된다.
그리고 다시 CPU 를 할당받게 되면 PCB 에 저장되어있던 내용을 불러와 이전에 종료됐던 시점부터 다시 작업을 수행한다.
PCB 에 저장되는 정보
- 프로세스 식별자(Process ID, PID) : 프로세스 식별번호
- 프로세스 상태 : new, ready, running, waiting, terminated 등의 상태를 저장
- 포인터
- 부모 프로세스에 대한 포인터
- 자식 프로세스에 대한 포인터
- 프로세스가 위치한 메모리에 대한 포인터 : 현재 프로세스가 위치한 주소 기억
- 할당된 자원에 대한 포인터
- CPU 스케쥴링 정보 : 프로세스의 우선순위, 스케줄 큐에 대한 포인터 등
- CPU 레지스터 정보 : Accumulator(누산기), 인덱스 레지스터, 범용 레지스터, 프로그램 카운터(PC)등에 대한 정보
- 주기억장치 관리 정보 : 기준 레지스터(Base Register), 페이지 테이블 또는 세그먼트 테이블 등과 같은 정보를 포함
🤖기준 레지스터(Base Register)
주기억장치가 분할된 영역으로 나뉘어 관리될 때,
프로그램이 한 영역에서 다른 영역으로 옮겨지더라도
명령의 주소 부분을 바꾸지 않고 정상적으로 수행될 수 있도록 하기 위한 레지스터🤖페이지 테이블(Page Table)
페이징 기법에서 주소 변환을 위해 페이지가 존재하는 주기억장치의 위치정보를 가지고 있는 테이블 의미
- 입출력 상태 정보 : 프로세스에 할당된 입출력 장치들과 열린 파일 목록
- 어카운팅 정보 : 사용된 CPU 시간, 시간 제한, 계정 번호 등
스레드(Thread)
스레드는 프로세스의 실행 단위라고 할 수 있다.
프로세스의 일부 특성을 갖고 있기 때문에 경량(Light Weight) 프로세스라고도 한다.
한 프로세스 내에서 동작되는 여러 실행 흐름으로 프로세스 내의 주소 공간이나 자원을 공유할 수 있다.
스레드는 스레드 ID, 프로그램 카운터, 레지스터 집합, 그리고 스택으로 구성된다.
같은 프로세스에 속한 다른 스레드와 코드, 데이터 섹션, 그리고 열린 파일이나 신호와 같은 운영체제 자원들을 공유한다.
스레드 사용의 장점
- 하나의 프로세스를 여러 개의 스레드로 생성하여 병행성을 증진시킬 수 있다.
- 하드웨어, 운영체제의 성능과 응용 프로그램이 처리율을 향상시킬 수 있다.
- 응용 프로그램의 응답 시간(Response Time)을 단축시킬 수 있다.
- 실행 환경을 공유시켜 기억장소의 낭비가 줄어든다.
- 프로세스들 간의 통신이 향상된다.
- 스레드는 공통적으로 접근 가능한 기억장치를 통해 효율적으로 통신한다.
하나의 프로세스를 다수의 실행 단위로 구분하여 자원을 공유하고
자원의 생성과 관리의 중복성을 최소화하여 수행 능력을 향상시키는 것을 멀티스레딩이라고 한다.
이 경우 각각의 스레드는 독립적인 작업을 수행해야 하기 때문에 각자의 스택과 PC 레지스터 값을 갖고 있다.
스택을 스레드마다 독립적으로 할당하는 이유
함수 호출 시 전달되는 인자, 되돌아갈 주소값 및 함수 내에서 선언하는 변수 등을 저장하기 위해 사용되는 메모리 공간
스택 메모리 공간이 독립적이라는 것 = 독립적인 함수 호출이 가능하다는 것
→ 이는 독립적인 실행 흐름이 추가되는 것이다.
따라서 스레드의 정의에 따라 독립적인 실행 흐름을 추가하기 위한 최소 조건으로 독립된 스택을 할당한다.
PC Register 를 스레드마다 독립적으로 할당하는 이유
중앙 처리 장치 내부에 있는 레지스터 중의 하나로서,
다음에 실행될 명령어의 주소를 가지고 있어 실행할 기계어 코드의 위치를 지정한다.
→ 스레드가 명령어의 어디까지 수행하였는지를 나타나게 된다.
스레드는 CPU 를 할당받았다가 스케줄러에 의해 다시 선점당한다.
→ 그렇기 때문에 명령어가 연속적으로 수행되지 못하고 어느 부분까지 수행했는지 기억할 필요가 있다.
따라서 PC Register를 독립적으로 할당한다.
⍞ Reference
- 도서 : 코딩인터뷰 완전 분석, 게일 라크만 맥도웰 저 / 이창현 역, 인사이트
'정리 log > 용어 · 개념' 카테고리의 다른 글
| [OS] 메모리 관리 전략 (0) | 2020.05.28 |
|---|---|
| [네트워크] 프로토콜 (0) | 2020.05.25 |
| [네트워크] OSI 참조 모델, TCP/IP 모델 (0) | 2020.05.18 |
| [네트워크] 인터넷, IP 주소, 서브네팅 (0) | 2020.05.17 |
| [면접준비] 객체 지향 프로그래밍 (0) | 2020.05.07 |
댓글