프로세스(Process)
- 컴퓨터에서 연속적으로 실행되는 컴퓨터 프로그래밍을 말한다.
- 메모리에 올라와 실행되고 있는 프로그램의 인스턴스(독립적인 개체)
- 운영체제로부터 자원을 할당받은 작업의 단위 (Code, Data, Stack, Heap)
- 하나의 프로세스가 생성되면 최소 하나 이상의 스레드를 생성합니다.
- 각 프로세스는 별도의 주소 공간에서 실행되며, 한 프로세스는 다른 프로세스의 변수나 자료 구조에 접근 할 수 없습니다.
스레드(Thread)
- 프로세스 내에서 실행되는 여러 흐름의 단위로 각각 Stack만 따로 할당 받고 Code, Data, Heap영역은 공유합니다.
- 일반적으로 한 프로그램은 하나의 스레드를 갖고 있지만, 프로그램 환경에 따라 둘 이상의 스레드를 실행 할 수 있다. 이러한 방식을 멀티 스레드라고 합니다.
멀티 프로세스와 멀티 스레드의 비교
멀티 프로세스란?
하나의 응용프로그램을 여러 개의 프로세스로 구성하여 각 프로세스가 하나의 작업(task)를 처리하도록 하는 것입니다.
멀티프로세스에서 각 프로세스는 독립적으로 실행되며 각각 별개의 메모리를 차지하고 있습니다.
장점?
여러 개의 자식 프로세스 중 하나에 문제가 생기면 그 자식 프로세스만 죽는 것 이상으로 다른 영향이 확산되지 않습니다.
단점?
Context Switching 오버헤드
- Context Switching 과정에서 캐쉬 메모리 초기화 등 무거운 작업이 진행되고 많은 시간이 소모되는 등 오버헤드가 발생합니다.
- 프로세스는 각각의 독립된 메모리 영역을 할당받았기 때문에 프로세스 사이에서 공유하는 메모리가 없어, Context Switching이 발생하게 되면 캐쉬에 있는 모든 데이터를 모두 리셋하고 다시 캐쉬 정보를 받아와야 합니다.
* Context Switching?
- CPU에서 여러 프로세스를 돌아가면서 작업을 처리하는데 이 과정을 Context Switching라 한다.
- 동작 중인 프로세스가 대기를 하면서 해당 프로세스의 상태(Context)를 보관하고, 대기하고 있던 다음 프로세스가 동작하면서 이전에 보관했던 프로세스의 상태를 복구하는 작업을 말합니다.
멀티 스레드란?
하나의 응용프로그램을 여러 개의 스레드로 구성하고 각 스레드로 하여금 하나의 작업을 처리하도록 하는 것입니다.
멀티스레드는 프로세스 내의 메모리를 공유해 사용할 수 있다. 또한, 프로세스 간의 전환 속도보다 스레드 간의 전환 속도가 빠릅니다.
장점?
- 프로세스를 생성하여 자원을 할당하는 시스템 콜이 줄어들어 자원을 효율적으로 관리할 수 있습니다.
- 스레드 간 데이터를 주고 받는 것이 간단해지고 시스템 자원 소모가 줄어들게 됩니다.
- 스레드 사이의 작업량이 작아 Context-Switching이 빠릅니다.
- 스레드는 프로세스 내의 Stack 영역을 제외한 모든 메모리 영역을 공유하기 때문에 통신의 부담이 적습니다.
단점?
- 스레드 하나가 프로세스 내 자원을 망쳐버린다면 모든 프로세스가 영향을 받습니다.
- 자원을 공유하기 때문에 필연적으로 동기화 문제가 발생할 수 밖에 없습니다. 교착상태가 발생하지 않도록 주의해야합니다.
멀티 프로세스 대신 멀티 스레드를 사용하는 이유?
1. 자원의 효율성 증대
- 멀티 프로세스로 실행되는 작업을 멀티 스레드로 실행할 경우, 프로세스를 생성하여 자원을 할당하는 시스템 콜이 줄어들어 자원을 효율적으로 관리할 수 있습니다. -> 프로세스 간의 Context Switching시 단순히 CPU 레지스터 교체 뿐만 아니라 RAM과 CPU사이의 캐쉬 메모리에 대한 데이터까지 초기화되므로 오버헤드가 크기 때문입니다.
- 스레드는 프로세스 내의 메모리를 공유하기 때문에 독립적인 프로세스와 달리 스레드 간 데이터를 주고 받는 것이 간단해지고 시스템 자원소모가 줄어듭니다.
2. 처리 비용 감소 및 응답 시간 단축
- 프로세스 간의 통신(IPC)보다 스레드 간의 통신 비용이 적으므로 작업들 간 통신 부담이 줄어듭니다. -> 스레드는 Stack 영역을 제외한 모든 메모리를 공유하기 때문
- 프로세스 간의 전환속도보다 스레드 간의 전환 속도가 빠릅니다. -> Context Swtiching시 스레드는 Stack 영역만 처리하기 때문
!주의할 점
- 동기화 문제
- 스레드 간의 자원 공유는 전역 변수(Data Segment)를 이용하기 때문에 함께 사용할 때 충돌이 발생할 수 있습니다.
정리
프로세스 - 컴퓨터에서 연속적으로 실행되는 있는 컴퓨터 프로그램
스레드 - 프로세스 내에서 실행되는 여러 흐름의 단위(Code, Data, Heap, Stack)
멀티 프로세스 대신 멀티 스레드 사용이유 - 자원의 효율성이 좋고 처리 비용이 감소하기 때문
멀티 스레드 주의할 점 - 동기화 문제가 발생할 수 있고 스레드 하나가 문제가 생기면 모든 프로세스가 문제가 생깁니다.
참고
https://gmlwjd9405.github.io/2018/09/14/process-vs-thread.html
[OS] 프로세스와 스레드의 차이 - Heee's Development Blog
Step by step goes a long way.
gmlwjd9405.github.io
[운영체제] 프로세스와 스레드
💡 프로세스와 스레드의 차이? ✅ 프로세스 : 운영체제로부터 자원을 할당받은 작업의 단위✅ 스레드 : 프로세스가 할당받은 자원을 이용하는 \*\*실행 흐름의 단위 💁 멀티스레드의 장단점 ?
velog.io
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