[프로세스와 스레드의 차이]

프로세스와 스레드

프로그램: 파일이 저장장치에 저장되어 있지만 메모리에 올라가 있지 않은 정적 상태이다.

프로세스
: 운영체제로 부터 자원을 할당받은 작업의 단위

스레드: 
프로세스가 할당받은 자원을 이용하는 실행 흐름 단위

프로그램 → 프로세스

 

 정적인 파일인 프로그램(.exe)을 자의든 타의든 실행하게 되면 메모리에 올라가 프로세스 상태가 된다.

 

1.그림: 프로세스 vs프로그램

 

프로세스 → 스레드

과거에는 프로그램을 실행할때는 프로세스가 하나였다. 하지만 프로그램이 복잡해지고 프로세스 하나만으로 실행하기에 벅차다. 운영체제는 프로세스마다 할당된 메모리내의 정보만 접근할수 있었기때문에 이를 벗어나는 정보를 접근하면 오류가 발생했다.프로세스와는 다른 더 작은 실행 단위 개념이 요구 되었고 이것이 스레드다.

 

 스레드는 프로세스와 다르게 스레드 간 메모리를 공유하며 작동한다.스레드끼리 프로세스의 자원을 공유하면서 프로세스 실행 흐름의 일부가 된다.

 

프로세스와 스레드의 작용 방식

 

 

2.그림:프로세스

 

프로세스가 메모리에 올라갈때마다 OS로 부터 시스템 자원을 할당받는다고 언급했었다. 이 때, 운영체제는 프로세스마다 메모리 영역을 [Code/Data/Stack/Heap]의 형식으로 할당해준다. 각 할당된 프로세스는 다른 프로세스의 면수나 자료에 접근 할 수 없다.

3.스레드

하지만, 스레드는 자원은 공유할 수 있다. 프로세스가 받은 메모리 영역내에서 Stack형식으로 할당된 메모리 영역은 따로 할당받고, 나머지 [Code/Data/Stack/Heap]형식으로 할당된 메모리 영역을 공유한다. 따라서, 각 스레드는 별도의 Stack을 가지고 있지만 자원을 공유한다.

 

 

만일 프로세스가 실행하다가 오류가 나면 ,강제 종료 된가면 다른 프로세스에게 어떤 영향을 미칠까 ?
👉 각각, 공유 파일이 아니라면 서로 영향이 없다.

만일 스레드의 경우는 ?
👉 [Code/Data/Stack/Heap]형식으로 공유하기때문에 같은 프로세스내의 다른 스레드가 모두 강제 종료된다.

 

메모리를 공유하는 이유는 ??

 

CPU입장에서는 모든 작업의 최소 단위를 '스레드'로 둔다. 반면, 운영체제는 작은 단위까지 관려하지 않기 때문에 '프로세스'를 최소 작업단위로 둔다.

 

여기서 생각해야할 점은 하나의 프로세스는 한개 이상의 '스레드'를 가진다는 점이다. 따라서, 운영제체 관점에서는 프로세스가 최소단위이니 같은 소속의 스레드 끼리 메모리 공유를 할 수 밖에 없다.

 

 

멀티태스킹 VS 멀티스레드

멀티 태스킹: 하나의 운영체제에서 여러개의 프로세스가 실행되는 것
멀티 스레드: 하나의 프로세스에서 여러 작업을 여러 스레드를 사용하여 동시에 처리하는 것

 

멀티스레드 장점
👉Content-Switching할때, 공유하고 있는 메모리 만큼 자원을 아낄수있다.
👉 스레드는 프로세스 내의 Stack영역을 제외한 모든 메모리를 공유하기때문에 통신의 부담이 적어 응답이 빠르다.

멀티스레드 단점
👉하나의 스레드가 프로세스내 자원을 망치면 모두 종료된다.
👉 자원 공유로 인해 동기화 문제가 발생한다.

 

멀티 스레드를 사용하면 어떤것이 먼저 순서를 사용해야하는 지 알 수 없다. 예를 A 스레드가 자원을 사용하다가 B스레드로 제어권이 넘어가서 B가 자원을 수정할 경우 A는 동기화가 안되어있기 때문이다.

 

이런 경우를 대비해서 프로그래머가 적절한 기법을 사용해서 구현해야한다. 프로그래머는 멀티 스레드를 사용하려면 신중해야한다.

 

프로세스가 다른 자원에 접근하는 방법은 ?

1. IPC(Inter-Process Communication)
2. LPC(Local inter-Process Communication)
3. 별도로 공유 메모리를 만들어서 정보를 주고받도록 설정

다만, CPU레지스터 교체 뿐만 아니라 RAM과 CPU사이의 캐시 메모리 까지 초기화 되기 때문에 자원 부담이 크다.

 

 

참고 자료

1. 그림 출처 :프로세스와스레드차이