쓰레드(Threads)

프로그램이란?

어떤 작업을 위해 실행 할 수 있는 파일

 

프로세스란?

실행 중인 프로그램
프로세스는 각각 독립된 메모리 영역(Code, Data, Stack, Heap의 구조)을 할당받는다.
기본적으로 프로세스당 최소 1개의 스레드(메인 스레드)를 가지고 있다.
각 프로세스는 별도의 주소 공간에서 실행되며, 한 프로세스는 다른 프로세스의 변수나 자료구조에 접근할 수 없다.

한 프로세스가 다른 프로세스의 자원에 접근하려면 프로세스 간의 통신(IPC, inter-process communication)을 사용해야 한다.

 

 

 

프로세스란...

 

 

쓰레드란?

프로세스 내에서 실행되는 흐름의 단위

프로세스의 특정한 수행 경로
프로세스가 할당받은 자원을 이용하는 실행의 단위

쓰레드란...

스레드는 프로세스 내에서 각각 Stack만 따로 할당받고 Code, Data, Heap 영역은 공유한다.
스레드는 한 프로세스 내에서 동작되는 여러 실행의 흐름으로, 프로세스 내의 주소 공간이나 자원들(힙 공간 등)을 같은 프로세스 내에 스레드끼리 공유하면서 실행된다.
같은 프로세스 안에 있는 여러 스레드들은 같은 힙 공간을 공유한다. 반면에 프로세스는 다른 프로세스의 메모리에 직접 접근할 수 없다.
각각의 스레드는 별도의 레지스터와 스택을 갖고 있지만, 힙 메모리는 서로 읽고 쓸 수 있다.
한 스레드가 프로세스 자원을 변경하면, 다른 이웃 스레드(sibling thread)도 그 변경 결과를 즉시 볼 수 있다.

 

 

 

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멀티 프로세스와 멀티 쓰레드

멀티 프로세스란?

하나의 응용프로그램을 여러 개의 프로세스로 구성하여 각 프로세스가 하나의 작업을 처리하도록 하는 것

 

• 장점
  여러 개의 자식 프로세스 중 하나에 문제가 발생하면,
  그 자식 프로세스만 죽는 것 이상으로 다른 영향이 확산되지 않는다.
  
  
  
• 단점
  Context Switching 에서의 오버헤드
  -  Context Switching 과정에서 캐쉬 메모리 초기화 등 무거운 작업이 진행되고 많은 시간이
  소모되는 등의 오버헤드가 발생하게 된다.
  - 프로세스는 각각의 독립된 메모리 영역을 할당받았기 때문에, 프로세스 사이에서 공유하는 메모리가 없어,
  Context Switching이 발생하면 캐쉬에 있는 모든 데이터를 모두 리셋하고 다시 캐쉬 정보를 불러와야 한다.
  
  프로세스 사이의 어렵고 복잡한 통신 기법
  - 프로세스는 각각의 독립된 메모리 영역을 할당받았기 때문에 하나의 프로그램에 속하는
  프로세스들 사이의 변수를 공유할 수 없다.
  
  
  

Context Switching이란?

CPU 에서 여러 프로세스를 돌아가면서 작업을 처리하는 과정
동작 죽인 프로세스가 대기를 하면서 해당 프로세스의 상태( Context)를 보관하고,
대기하고 있던 다음 순서의 프로세스가 동작하면서 이전에 보관했던 프로세스의 상태를 복구하는 작업

멀티 쓰레드란?

하나의 응용프로그램을 여러 개의 쓰레드로 구성하고 각 쓰레드로 하여금 하나의 작업을 처리하도록 하는 것
윈도우, 리눅스 등 많은 운영체제들이 멀티 프로세싱을 지원하고 있지만 멀티 쓰레싱을 기본으로 하고 있다.
 

• 장점
  자원의 효율성 증대
  프로세스를 생성하여 자원을 할당하는 시스템 콜이 줄어들어 자원을 효율적으로 관리 할 수 있다.
  
  시스템 처리량 증가
  쓰레드 간 테이터를 주고 받는 것이 간단해지고 시스템 자원 소모가 줄어들게 된다.
  쓰레드 사이의 작업량이 작아 Context Switching이 빠르다.
  
  간단한 통신 방법으로 인한 프로그램 응답 시간 단축
  쓰레드는 프로세스 내의 Stack 영역을 제외한 모든 메모리를 공유하기 때문에 통신의 부담이 적다.

 

 

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멀티 프로세스 대신 멀티 쓰레드를 사용하는 이유??

 

쉽게, 프로그램을 여러 개 키는 것보다 하나의 프로그램 안에서 여러 작업을 해결 하는 느낌!

프로세스를 생성하여 자원을 할당하는 시스템 콜이 줄어들어 자원을 효율적으로 관리
- 프로세스 간의 Context Switching 시 단순히 CPU 레지스터 교체 뿐만 아니라 RAM 과 CPU사이의

캐쉬 메모리에 대한 데이터까지 초기화되므로 오버헤드가 크기 때문이다.

 

쓰레드는 프로세스 내의 메모리를 공유하기 때문에 독립적인 프로세스와 달리,

쓰레드 간 데이터를 주고 받는 것이 간단해지고 시스템 자원 소모가 줄어 들게 된다.

프로세스 간의 통신보다 쓰레드 간의 통신의 비용이 적으므로 작업들 간의 통신이 부담이 줄어든다.
- 쓰레드는 Stack영역을 제외한 모든 메모리를 공유하기 때문

프로세스 간의 전환 속도보다 쓰레드 간의 전환 속도가 빠르다

- Context switching 시 쓰레드는 Stack 영역만 처리하기 때문