[Operating System] Process, Thread

프로세스(Process)

프로그램이 실행중인 상태, 작업 중인 프로그램을 말한다.

응용프로그램 혹은 서비스가 Memory(RAM)에 적재되고 CPU를 할당 받아서 실행되는 것

• Memory 적재 및 CPU 할당은 운영체제가 한다.

프로세스 실행과 관련된 전반적인 정보를 PCB에 저장한다.

운영체제는 Context Switching을 통해 기존에 수행 중이던 프로세스에 대해 PCB에 백업하고 새로운 수행 프로세스에 대해 PCB에 로드한다.

 

메모리 영역

메모리 영역	설명	저장되는 내용	특징
코드(Code)	실행될 프로그램의 기계어 코드가 저장되는 영역	함수, 메서드, 실행 코드 등	읽기 전용(수정 불가)  모든 스레드에서 공유됨
데이터(Data)	초기화된 전역변수, 정적변수가 저장되는 영역	int a = 10;같이 초기값이 있는 전역/정적 변수	프로그램 시작 시 할당하고 종료 시까지 유지
BSS(Data의 일부)	초기화되지 않은 전역/정적 변수가 저장되는 영역	static int x;(초기값이 없는 전역/정적 변수)	0으로 초기화되며, Data 영역과 구분되기도 함
스택(Stack)	함수 호출 시 생성되는 지역/매개 변수 저장[동적 영역]	지역 변수, 매개 변수, 함수 리턴 주소	LIFO 구조  자동 할당 - 해제 스레드마다 독립적
힙(Heap)	개발자가 직접 할당/해제하는 동적 메모리 공간[동적 영역]	malloc, new 등을 통한 동적 객체	수동 관리 스레드간 공유 가능 메모리 누수 위험 있음

 

자원 공유

프로세스는 다른 프로세스의 변수, 자료구조에 접근할 수 없어 자원 고유가 불가능하다.

하지만 자원 공유할 수 있는 여러가지 방법이 있다.

• Shared Memory(공유 메모리): 여러 프로세스가 커널을 통해 특정 메모리 영역을 같이 사용하도록 설정해 데이터를 교환하는 방식
• Message Passing(메시지 전달): 서로 다른 프로세스가 운영체제 커널을 통해 메시지(send/receive) 시스템 콜로 데이터를 교환하는 방식
• Pipe(파이프): 부모-자식 프로세스 간 혹은 프로세스 이름을 통한 별도 프로세스 간에 간단한 데이터를 주고 받을 때 사용하고 구조가 단순해 리눅스 환경에서 사용

 

스레드(Thread)

프로세스를 구성하는 실행 흐름 단위

• 따로 Thread를 생성하지 않는다면, 1개의 프로세스 당 1개의 쓰레드(Main)이 생성된다.

프로세스의 메모리(스택을 제외한 나머지 영역, 코드, 데이터, 힙)영역을 공유해서 사용한다.(자원을 공유할 수 있다.)

• 각각의 Thread마다 스택 영역은 분리해서 사용한다 => 스택 영역을 스레드가 동시에 사용하면 함수 호출이 이상해져서 프로그램이 실행이 될 수 없는 경우가 생기기 때문이다.

프로세스에 비해 쓰레드는 가볍다(경량 프로세스)고 표현한다.

• 가볍다는 것은 자원(CPU, Memory)가 적게 든다는 것이다.
• 하나의 프로세스를 생성하는 것은 CPU 부담이나 Memory 할당이 더 필요한 반면, 이미 생성된 프로세스에서 스레드를 생성하는 것은 CPU 부담이 상대적으로 적다는 것이다.