프로세스(Process) vs. 스레드 (Thread)

Goal

1. 프로세스와 스레드의 차이점 설명하기
2. 멀티 프로세스 대신 멀티 스레드를 사용하는 이유 이해하기

 

Q. 프로세스와 스레드의 차이는 무엇인가?

A.

• 프로세스란 운영체제(OS)로부터 메모리를 할당 받아 실행 되는 프로그램의 작업 단위를 얘기하고, 스레드는 이러한 프로세스의 자원을 쪼개서 사용하는 실행 단위입니다.
• 프로세스는 1개 이상의 스레드로 실행되고, 자신만의 고유한 주소공간을 할당 받습니다. 스레드는 이 중에 stack만 따로 할당 받고 나머지 영역은 스레드끼리 공유합니다.

하나의 프로세스는 1개 이상의 스레드를 가지고 있다

다른점	프로세스	스레드
정의	메모리를 할당 받아 실행되는 컴퓨터 프로그램의 작업 단위	프로세스가 할당 받은 자원을 이용하는 실행 단위 (즉, 1개의 프로세스는 1개 이상의 스레드를 가짐)
시스템 자원	OS로부터 고유한 메모리 영역을 할당 받음	스레드는 각각 stack만 따로 할당 받고, 프로세스 내의 주소 공간과 자원을 공유함
통신	- 다른 프로세스의 자원에 접근하려면 프로세스 간의 통신(IPC, inter-process communication)을 사용해야함으로 eg) pipe, socket, shared memory, message passing, semaphore - 덜 효율적임	- 같은 프로세스 안에 있는 스레드들은 자원을 공유하기 때문에 한 스레드가 자원을 변경하면 다른 스레드(sibling thread)도 그 변경 결과를 즉시 알 수 있음 - 더 효율적임
처리 시간	- 생성/종료하는데 시간이 더 걸림 - context switching 시간이 더 걸림	- 생성/종료하는데 시간이 덜 걸림 - context switching 시간이 덜 걸림
콜	System Call (process 변환은 OS의 인터페이스 사용)	Library Call (thread 전환 시 OS 호출 없이 커널에 interrupt 발생)
중단	다른 프로세스와는 독립적이기 때문에 중단 돼도 다른 프로세스 수행에 영향 미치지 않음 eg) Chrome	user-level thread가 중단되면 모든 다른 user-level thread가 중단됨 eg) Internet Explorer

Stack: 함수 호출 시 생성되는 임시 데이터를 저장하는 임시 메모리 영역; Heap: 참조형의 데이터 값이 저장되는 메모리 영역; Code: 컴파일된 소스 코드가 저장되는 영역; Data: 전역 변수, 정적 변수, 배열 등이 저장되는 영역

 

Q. 멀티 프로세스 대신 멀티 스레드를 사용하는 이유는?

A.

1. OS가 시스템 자원을 효율적으로 관리하기 위해서
   • 프로세스를 생성하고 시스템 자원을 할당하는 시스템 콜이 줄어들어 자원을 효율적으로 관리할 수 있음
   • 스레드는 프로세스 내의 메모리를 공유하기 때문에 여러 프로세스를 운영하는 것과는 달리 시스템 자원 소모가 줄어듦
2. 통신 비용 감소 및 응답 시간 단축
   • 스레드는 Stack 영역 이외 프로세스의 자원을 공유하기 때문에 프로세스 간 통신(IPC)보다 스레드 간 통신의 비용이 적음
   • Context switching 시 스레드는 Stack 영역에 대한 PCB 상태 처리를 하기 때문에 프로세스 간의 전환 속도보다 스레드 간의 전환 속도가 빠름

 

📝 Context switching : 한번에 하나의 프로세스만 처리할 수 있는 CPU에게 여러 프로세스를 처리할 수 있도록 현재 진행중인 작업을 저장하고 다음에 진행될 작업의 상태값을 PCB로부터 읽고 CPU를 적재하는 과정을 얘기함
📝 PCB (Process Control Block, 프로세스 제어 블록) : 특정 프로세스에 대한 정보를 저장하고 있는 커널 내의 자료구조