Process vs Thread

본 내용은 10분 테코톡 쪼밀리님, 오구님의 강의를 토대로 작성하였습니다.

1. 용어정리

프로그램(Program)

• 어떤 작업을 위해 운영체제 위에서 실행할 수 있는 파일
• 웹 브라우저, 워드 프로세서, 카카오톡

프로세스(Process)

• 운영 체제 위에서 실행중인 프로그램
• 프로그램 명령어와 데이터들이 메모리에 올라오고 실행 중 또는 실행 대기중인 상태
• 프로세스가 동작하는 것은 프로세스의 특정 스레드가 실행 중
• 그 특정 스레드는 프로세스가 가진 데이터를 참조
• 스레드 단위 작업을 지원하기 위한 작업 할당의 단위

프로세서(Processor)

• 프로세스가 동작될 수 있도록 하는 하드웨어(=cpu)
  • 동작: 프로세스가 동작될 수 있도록 하는 하드웨어(=cpu)

멀티태스킹

• CPU(프로세서)는 한순간에 하나의 프로세스만 실핼할 수 있음
• 운영체제가 짧은 시간에 수십번에서 수천번 실행할 프로세스를 교체
• 사람이 느끼기에는 동시에 작업되는 것처럼 보임

2. 프로세스

프로세스 상태

• 프로세스가 실행이되면 Ready 상태가 된다.
• 스케쥴링에 의해서 작업이 할당
• Run상태가 되어 작업이 진행
• 할당받은 시간이 끝나게 되면 다시 Ready 상태로 돌아오게 된다.
• Run 상태에서 작업을 하다가 I/O 작업을 만나면, I/O 작업을 요청하고 Blocked 상태로 빠짐
• 작업이 끝나면 종료상태가 된다.

PCB(Process Control Block)

프로세스를 제어하기 위한 정보 모음

• 프로세스 식별자(Process ID)
• 프로세스 상태
• 다음에 실행할 명령어의 주소
• 이전에 작업하던 작업 내용(레지스터)
• CPU 스케줄링 정보(우선 순위, 최종 실행시각, CPU 점유시간 등)
• 프로세스의 주소 공간 등

Context Switching

• 여러 작업이 진행될 때 교체되는 시점마다 각 작업이 레디 상태로 빠지는 정보, 진행 정도, 진행 지점에 대해 로딩하는 순간

프로세스 구조

• 각각, Stack, Heap, Data, Code 영역을 가진다.
• Stack: 호출된 함수 또는 지역변수 등의 임시 데이터
• Heap: 동적으로 생긴 데이터
  • new Object(), malloc()
• Data: 전역 변수
  • static, global 변수
• Cdoe: 프로그램의 코드

작업 흐름에 갈래가 생기는 경우

• 작업에 흐름이 여러 갈래 생기는 경우, 여러 개의 프로세스로 하나의 작업을 구성할 수 있음
• 각 프로세스가 메모리 영역을 가지므로 비효율이 발생

비효율 1

• 첫 프로세스를 진행하는 동안 스택, 힙, 데이터, 코드 영역이 실제로 일을 하는 코어로 로딩
• 다음 프로세스로 넘어갈 때 기존에 사용하던 것을 내리고 다른 코드들을 로딩하는 작업이 필요

비효율 2

• 같은 작업을 하기 위해서 다른 프로세스의 정보를 사용하기 위해 통신이 필요

3. 스레드

• 프로세스 내에서 실행되는 작업 흐름의 단위
• 스레드는 프로세스의 하위에서 Code, Data, Heap을 공유
• 각 쓰레드는 스택을 가진다.
• PCB의 레지스트 블록만 교체
• 컨텍스트 스위칭 비용이 적다.

멀티 스레드 주의점

• 디버깅이 까다로움
• 한 프로세스 안의 스레드에 문제가 생기면 같은 프로세스 안의 스레드도 문제가 생김
• 같은 데이터를 공유하기에, 데이터 동기화에 신경 써야함

정리

자원은 프로세스 단위로 받고, 작업/스케줄링은 스레드 단위로 진행

Reference

[10분 테코톡] 쪼밀리와 오구의 Process vs Thread