Java ‐ 프로세스와 쓰레드 - dnwls16071/Backend_Study_TIL GitHub Wiki

📚 멀티태스킹과 멀티프로세싱

• 멀티 태스킹(Multi Tasking)
  • 하나의 컴퓨터 시스템이 동시에 여러 작업을 수행하는 능력을 멀티 태스킹이라고 한다.

• 프로그램 A의 코드 1을 수행하고 바로 이어 프로그램 B의 코드 1을 수행한다.
• 찰나의 시간에 바로바로 작업을 이어 받아 마치 동시에 실행되는 것처럼 보이는 이 기법을 시분할(Time Sharing) 기법이라고 한다.

❗스케줄링(Scheduling)

• CPU에 어떤 프로그램이 얼마만큼 실행될지는 운영체제가 결정하는데 이것을 스케줄링이라고 한다.
• 단순히 시간으로만 작업을 분할하는 것이 아니라 CPU를 최대한 활용할 수 있는 다양한 우선순위와 최적화 기법을 제공한다.
• 운영체제가 스케줄링을 수행하고 CPU를 최대한 사용하면서 작업이 골고루 수행될 수 있게 최적화한다.

• 멀티 프로세싱(Multi Processing)
  • 둘 이상의 코어를 사용하여 여러 작업을 동시에 처리하는 기법을 말한다.

📚 프로세스와 쓰레드

프로세스(Process)

• 운영체제 안에서 실행 중인 프로그램을 프로세스라고 한다.
• 프로세스는 실행 중인 프로그램의 인스턴스이다.
• 각 프로세스는 별도의 메모리 공간을 갖고 있어 서로 간섭하지 않는다. 그리고 프로세스가 서로의 메모리에 접근할 수 없다.
• 프로세스는 이렇게 서로 격리되어 있기 때문에 하나의 프로세스가 충돌한다고 하더라도 다른 프로세스에는 영향을 미치지 않는다.
• 쉽게 이야기해서 특정 프로세스에 문제가 발생하면 해당 프로세스만 종료되고 다른 프로세스에 영향을 주지 않는다.

• 프로세스의 메모리 구성
  • 코드 섹션 : 실행할 프로그램 코드가 저장되는 부분
  • 데이터 섹션 : 전역 변수 및 정적 변수가 저장되는 부분
  • 힙 : 동적으로 할당되는 메모리 영역
  • 스택 : 지역 변수, 메서드 호출 내역 등이 저장되는 부분

쓰레드(Thread)

• 프로세스는 하나 이상의 쓰레드를 반드시 포함한다.
• 쓰레드는 프로세스 내에서 실행되는 작업의 단위이다. 한 프로세스 내에는 여러 쓰레드가 존재할 수 있으며, 이들은 프로세스가 제공하는 동일한 메모리 공간을 공유한다.
• 쓰레드는 프로세스보다 단순하기에 생성 및 관리가 단순하고 가볍다.
• 쓰레드 메모리 구성
  • 공유 메모리 : 같은 프로세스의 코드 섹션, 데이터 섹션, 힙은 프로세스 안의 모든 쓰레드가 공유한다.
  • 개별 스택 : 각 쓰레드는 자신만의 스택을 가진다.

📚 컨텍스트 스위칭

• 멀티 태스킹 작업의 경우 찰나의 시간에 바로바로 작업을 이어 받아 동시에 실행하는 것처럼 보이게 된다.
• 이 찰나의 시간에 바로바로 작업을 가져오는 과정에서 어느 시점까지 처리를 했는지 기억을 해야한다.
• 쓰레드 A를 멈추는 시점에 CPU에서 사용하던 이런 값들을 메모리에 저장해두어야 한다. 그리고 이후에 쓰레드 A를 다시 실행할 때, 이 값들을 CPU에 다시 불러와야 한다.
• 이 과정을 컨텍스트 스위칭(문맥 교환, Context Switching)이라고 한다.
• 쓰레드가 하는 작업은 크게 2가지로 나눌 수 있다.
  • CPU 바운드 작업 : CPU의 연산 능력을 많이 요구하는 작업을 말한다. 주로 계산, 데이터 처리, 알고리즘 실행 등 CPU 처리 속도가 작업 완료 시간을 결정하는 경우이다.
  • I/O 바운드 작업 : 디스크, 네트워크, 파일 시스템 등과 같은 입출력 작업을 많이 요구하는 작업을 말한다. 이러한 작업은 I/O 작업이 완료될 때까지 대기 시간이 많이 발생하며, CPU는 상대적으로 유휴 상태에 있는 경우가 많다. 주로 데이터베이스 쿼리 처리, 파일 읽기/쓰기, 네트워크 통신, 사용자 입출력이 있다.