프로그램이란, 파일이 저장 장치에 저장되어 있지만 메모리에는 올라가 있지 않은 정적인 상태를 말한다.
프로그램을 실행하는 순간 해당 파일은 컴퓨터 메모리에 올라가게 되고, 이 상태를 동적(動的)인 상태라고 하며 이 상태의 프로그램을 프로세스라고 한다.
프로세스란?
사전적 의미로 컴퓨터에서 연속적으로 실행되고 있는 컴퓨터 프로그램.
- 메모리에 올라와 실행되고 있는 프로그램의 인스턴스
- 운영체제로부터 시스템 자원을 할당 받는 작업의 단위!
- 동적인 개념으로는 실행된 프로그램을 말함.
할당받는 시스템 자원의 예
- 운영되기 위해 필요한 주소공간
- Code, Data, Stak, Heap의 구조로 되어 있는 독립된 메모리 영역
중요!
- 프로세스는 기본적으로 하나의 스레드(메인 스레드)를 갖는다.
- 각 프로세스는 별도의 주소 공간에서 실행, 다른 프로세스의 변수나 자료구조에 접근하는게 불가하다.
- 다른 프로세스의 자원에 접근하려면 프로세스간 통신(IPC)을 사용해야한다.(파이프, 파일, 소켓등)
스레드란?
사전적의미로 프로세스 내에서 실행되는 여러 흐름의 단위.
그러므로 스레드는 프로세스보다 작은 단위라 할 수 있다.
- 스레드는 프로세스 내에서 각각 Stack만 따로 할당 받고 , Code, Data, Heap 영역은 공유한다.
- 프로세스 내의 주소 공간이나 자원들(Heap등)을 같은 프로세스 내에 스레드끼리 공유한다.
멀티 프로세스 대신 멀티 스레드를 사용하는 이유?
자원의 효율성 증대
- 여러개의 프로세스를 사용하여 작업을 할 경우 , 각 프로세스간 자원 공유가 안되기 때문에 프로세스내 할당된 동작에 따라서는 중복되는 자원이 생길 수 있다. 프로세스간 통신방법으로 서로 데이터를 확인할 수 있겠지만 이 또한 낭비의 일종이다. 그러므로 한 프로세스 내에 있는 자원을 여러개의 스레드가 작업을 하며 공유한다면 자원의 효율성이 멀티프로세스에 비해 좋다고볼 수 있다.
- 프로세스 간의 Context Switching시 단순히 CPU레지스터 교체 뿐 아니라 , RAM과 CPU사이의 캐시 메모리 데이터 까지 초기화 되므로 오버헤드가 크다.
멀티 스레드의 단점
- 스레드 하나가 프로세스 내 자원을 망쳐버린다면 모든 프로세스가 종료될 수 있다.
- 자원을 공유하기 때문에 필연적으로 동기화 문제가 발생할 수밖에 없다.
예로 동기화문제 / 데드락이 있겠다.
동기화문제
동기화는 A, B 스레드가 동시에 c 라는 자원에 접근하려 할 때 발생하는 문제다.
A,B 모두 c의 현재 상태로 접근하길 바라지만, 두 스레드 중 어느 쪽이 먼저 c에 접근해서 값을 변경하게 된다면 나머지 스레드는 변경된 c에 접근하게 된다.
관련 용어
교착상태(데드락)
첫 번째 스레드가 두 번째 스레드가 들고 있는 객체의 락이 풀리기를 기다리고 있고 두번재 스레드 역시 첫번째 스레드가 들고 있는 객체의 락이 풀리기를 기다리는 상황. 이것은 마치 iOS의 순환참조와 같은 현상으로 모든 스레드가 락이 풀리기를 기다리기 때문에 , 무한 대기상태에 빠지게 되는 경우이다. 이것을 교착상태라고 부른다.
결론
프로세스와 스레드는 개념의 범위부터 다르다. 스레드는 프로세스 안에 포함되어 있기 때문이다.
운영체제가 프로세스에게 Code/Data/Stack/Heap 메모리 영역을 할당해 주고 최소 작업 단위로 삼는 반면, 스레드는 프로세스 내에서 Stack 메모리 영역을 제외한 다른 메모리 영역을 같은 프로세스 내 다른 스레드와 공유한다.
프로세스는 다른 프로세스와 정보를 공유하려면 IPC를 사용하는 등의 번거로운 과정을 거쳐야 하지만, 스레드는 기본 구조 자체가 메모리를 공유하는 구조이기 때문에 다른 스레드와 정보 공유가 쉽다. 때문에 멀티태스킹보다 멀티스레드가 자원을 아낄 수 있게 된다. 다만 스레드의 스케줄링은 운영체제가 처리하지 않기 때문에 프로그래머가 직접 동기화 문제에 대응할 수 있어야 한다.
출처: https://babbab2.tistory.com/63?category=831129
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