[운영체제] 프로세스 vs 쓰레드

메모리란?

• 메모리는 컴퓨터에서 작업을 수행하기 위해 처리 대상이나 결과 등을 저장하기 위한 공간이다. 프로그램을 실행하기 위한 정보들은 메모리에 저장되어 처리된다.

  
  
  

프로세스와 쓰레드의 차이

프로세스(Process)

• 메모리에 올라와 실행되고 있는 프로그램의 인스턴스

• 특징

  • 운영체제로부터 독립된 메모리 영역을 할당받는다.(다른 프로세스의 자원에 접근 X)
  • 프로세스들은 독립적이기 때문에 통신하기 위해 IPC를 사용해야 한다.
  • 프로세스는 최소 1개의 쓰레드(메인 쓰레드)를 가지고 있다.

• PCB(Process Control Block, 프로세스 제어 블록)

  • PCB는 특정 프로세스에 대한 중요 정보를 저장하고 있는 운영체제의 자료구조다.
  • 운영체제는 프로세스를 관리하기 위해, 프로세스의 생성과 동시에 고유한 PCB를 생성한다.
  • 프로세스 전환이 이루어질 때, 진행하던 작업을 저장하고 CPU를 반환해야 하는데 이 때 작업의 진행상황을 모두 PCB에 저장한다.
  • 프로세스가 CPU를 다시 점유할 때, PCB에 저장되어 있는 내용을 바탕으로 다시 작업을 진행할 수 있다.
  • 프로세스 식별자, 상태, 프로그램 카운터, CPU 레지스터, CPU 스케줄링 정보, 메모리 관리 정보, 입출력 상태 정보, 어카운팅 정보 등을 포함한다.
  
  

쓰레드(Thread)

• 프로세스 내에서 할당받은 자원을 이용해 동작하는 실행 단위
• 특징
  • 쓰레드는 프로세스 내에서 Stack만 따로 할당 받고, Code/Data/Heap 영역은 공유한다.
  • Stack을 분리하는 이유는 Stack에는 함수의 호출 정보가 저장되는데, Stack을 공유하면 LIFO 구조에 의해 실행 순서가 복잡해지기 때문에 실행 흐름을 원활하게 만들기 위함이다.)
  • 쓰레드는 프로세스의 자원을 공유하기 때문에 다른 쓰레드에 의한 결과를 즉시 확인할 수 있다.
  • 프로세스 내에 존재하며 프로세스가 할당받은 자원을 이용하여 실행된다.

• Stack을 쓰레드마다 독립적으로 할당하는 이유

  • 스택에는 함수의 호출 정보가 저장되는데, 스택을 공유하면 LIFO 구조에 의해 실행 순서가 복잡해진다. 실행 흐름을 원활하게 만들기 위한 최소 조건으로 쓰레드마다 독립된 스택을 할당한다.

• PC Register를 쓰레드마다 독립적으로 할당하는 이유

  • PC 값은 쓰레드가 명령어의 어디까지 수행되었는지를 나타낸다. 스케줄러에 의해 쓰레드는 CPU를 할당받았다가 빼앗겼다를 반복하므로 쓰레드 별로 작업의 진행상황을 기억해야 한다. 따라서 PC 레지스터를 독립적으로 할당한다.
  
  
  

컨텍스트 스위치(Context Switch)

• 인터럽트를 발생시켜 CPU에서 실행중인 프로세스(쓰레드)를 중단하고, 다른 프로세스(쓰레드)를 처리하기 위한 과정이다.
• 현재 실행중인 프로세스(쓰레드)이 상태를 먼저 저장하고, 다음 프로세스(쓰레드)를 동작시켜 작업을 처리한 후에 이전에 저장된 프로세스(쓰레드)의 상태를 다시 복구한다.
• 여기서 인터럽트란, CPU가 프로세스(쓰레드)를 실행하고 있을 때, 입출력 하드웨어 등의 장치나 예외 상황이 발생하여 처리가 필요함을 CPU에 알리는 것을 말한다.