프로세스 & 스레드 (Process & Thread)

 

프로세스 : 프로그램을 메모리 상에서 실행중인 작업

스레드 : 프로세스 안에서 실행되는 여러 흐름 단위

 

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프로세스 Process

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

 

프로그램이 CPU에 의해 실행 → 프로세스가 생성, 메모리에 프로세스 주소 공간이 할당된다.

(프로세스는 각각 별도의 주소공간을 독립적으로 할당한다.)

• Code Segment : 프로그램 명령/코드 자체를 구성하는 메모리 영역이다.
• Data Segment : 초기화된 데이터/전역변수, 정적변수, 배열 등
• Heap Segment : 동적 할당 시 사용된다. (new(), mallock() 등)
• Stack Segment : 임시 메모리 영역/함수, 지역 변수, 매개 변수, 리턴 값

 

왜 구역을 나눌까?

최대한 데이터를 효율적으로 공유하여 메모리 사용량을 줄여야 하기 때문이다.

코드는 같은 프로그램 자체에서 모두 같은 내용이기 때문에 따로 관리하여 공유한다. 스택과 데이터, 힙을 나눈 이유는 스택 구조의 특성과 전역 변수의 활용성을 위한 것이다.

 

멀티 프로세스 Multi Process

하나의 컴퓨터에 여러 CPU를 장착 (Multi Core) → 하나 이상의 프로세스들을 동시에 처리하는 것이 가능(병렬)

장점 : 메모리 침범 문제를 OS 차원에서 해결한다. 안전성이 보장된다.

단점 : 각각 독립된 메모리 영역을 갖고 있어, 작업량이 많아질 수록 오버헤드가 발생한다. Context Switching으로 인한 성능 저하가 있다.

 

* Context Switching이란?

프로세스의 상태 정보를 저장하고 복원하는 일련의 과정이다.

즉, 동작 중인 프로세스가 대기하면서 해당 프로세스의 상태를 보관하고, 대기하고 있던 다음 순번의 프로세스가 동작하면서 이전에 보관했던 프로세스 상태를 복구하는 과정이다.

프로세스는 각 독립된 메모리 영역을 할당받아 사용되므로, 캐시 메모리 초기화와 같은 무거운 작업이 진행되었을 때 오버헤드가 발생할 수 있다.

 

스레드 Thread

스레드는 Stack만 따로 할당 받고 나머지 영역은 서로 공유한다.

하나의 프로세스가 생성될 때, 기본적으로 하나의 스레드도 같이 생성된다.

 

프로세스는 자신만의 고유 공간과 자원을 할당받아 사용하는데 반해,

스레드는 다른 스레드와 공간,자원을 공유하면서 사용하는 차이가 존재한다.

 

멀티 스레드 Multi Thread

하나의 응용 프로그램에서 여러 스레드를 구성해 각 스레드가 하나의 작업을 처리한다.

스레드들이 공유 메모리를 통해 다수의 작업을 동시에 처리하도록 해준다.

장점 : 독립적인 프로세스에 비해 공유 메모리만큼의 시간, 자원 손실이 감소한다. 전역 변수와 정적 변수에 대한 자료 공유가 가능하다.

단점 : 안전성 문제가 있다. 하나의 스레드가 데이터 공간을 망가뜨리면, 모든 스레드가 작동 불능한 상태가 된다. (공유 메모리)

→ 멀티 스레드의 안전성에 대한 단점은 Critical Section 기법을 통해 대비한다.

 

* Critical Section이란?

하나의 스레드가 공유 데이터 값을 변경하는 동시에 다른 스레드가 그 값을 읽을 때 발생하는 문제를 해결하기 위한 동기화 과정 (상호 배제, 진행, 한정된 대기를 충족해야 함)