Process VS Thread

프로세스(Process) vs 쓰레드(Thread)

1. 프로세스(Process)와 멀티 프로세스(Multi Process)

1) 프로세스(Process)

운영체제로부터 시스템 자원을 할당받는 작업의 단위로 정의된다.

각각의 독립된 메모리 영역 (Code, Data, Stack, Heap)을 각자 할당 받는다.

따라서 프로세스끼리는 서로의 변수나 자료구조에 대해 절대 접근할 수 없다.

만약, A 프로세스가 B 프로세스 자원 접근하려고 하면,

프로세스간 통신(IPC)를 사용해야 함(파일, 소켓 등)

2) 멀티 프로세스(Multi Process)

하나의 프로그램을 여러 개의 프로세스로 구성하여, 각 프로세스마다 하나의 작업(Task)씩 처리하도록 하는 것으로 정의된다.

예를 들어,

알람 어플을 사용한다고 했을 때

알람 시간 조정 동작을 구현하는 프로세스

알람 시간이 울리기까지 계산하는 프로세스

알람이 울리는 프로세스

이렇게 하나의 프로그램에서 일어나는 여러개의 작업을 프로세스를 여러 개 생성하여 각자 하나씩 처리하도록 해주는 것이다.

장점

독립된 메모리 영역을 각자 할당 받기 때문에 프로세스 간 서로의 자원이 침투할 수 없다.

따라서 독립된 구조이기 때문에 안전성이 높다.

단점

알람을 1초 후로 맞추면 등록하자마자 동시에 알람이 울려서 각각의 프로세스들이 동시에 진행되는 것처럼 보이지만

실제로 CPU는 위 프로세스들을 빠르게 왔다 갔다 하며 실행하고 있는 것이다.

따라서, 그 과정에서

A프로세스를 실행할 땐 A프로세스의 메모리 영역을 올리고,

B프로세스를 실행할 땐 B프로세스의 메모리 영역을 올리고

이런 작업들을 Context Switching이라고 하는데,

프로세스는 메모리가 모두 독립적으로 존재하기 때문에, Context Switching 시 CPU의 부담도 커지고 오버헤드가 발생하게 된다는 것이다.

또한, 프로세스 간 자원 공유가 어렵다는 점도 또 하나의 단점이다.

2. 쓰레드(Thread)와 멀티 쓰레드(Multi Thread)

1) 쓰레드(Thread)

한 프로세스 내에서 동작되는 여러 실행의 흐름으로 정의된다.

쓰레드는 프로세스가 아닌, 프로세스 내에서 동작되는 것이기 떄문에 메모리 영역을 독립적으로 할당받지 못한다.

위와 같이 Code, Data, Heap 영역은 공유하고 Stack 영역만 독립적으로 할당받을 수 있다.

Stack 영역만 별도로 가지는 이유는

Stack 영역이 LIFO라서 Stack이 쌓이면 프로세스가 섞인 채로 순서대로 나와 흐름에 방해가 되기 때문이다.

따라서, 쓰레드 끼리는 힙 영역을 공유하여 같은 자원에 접근할 수 있지만

각자의 스택 영역은 서로 접근이 불가능하다.

2) 멀티 쓰레드(Multi Thread)

하나의 프로그램을 여러 개의 쓰레드로 구성하여, 각 쓰레드마다 하나의 작업(Task)씩 처리하도록 하는 것으로 정의된다.

윈도우, 리눅스 등 많은 운영체제가 멀티 프로세싱을 지원하지만, 이 멀티 쓰레드를 기본으로 하고 있다.

장점

• 쓰레드 간 Code, Data, Heap 영역을 공유하기 때문에, Context Switching이 빠르다.

• 프로세스를 생성하여 자원을 할당하는 것이 아니기 때문에, 생성/종료 시간도 프로세스보다 빠르다.

• 프로세스 간 통신이 까다로운 반면에, 쓰레드들은 stack 영역을 제외하고 나머지 영역을 공유하기 때문에 통신 방법이 훨씬 간단하다.

단점

• Stack영역 빼고 공유를 하기 때문에, A쓰레드가 접근하려는 힙 영역의 자원을 B가 갑자기 접근해서 바꿔버리는 등의 까다로움이 존재한다.

• 자원 공유의 문제가 생긴다.(동기화 문제)

• 독립적이지 않아, 하나의 쓰레드에서 문제가 발생 시 전체 쓰레드가 영향을 받는다.

정리

참고 자료

https://babbab2.tistory.com/63?category=831129