Answer
- 프로세스 : 운영체제로부터 자원을 할당받은 작업의 단위
- 스레드 : 프로세스가 할당받은 자원을 이용하는 실행 흐름의 단위
프로그램 -> 프로세스 -> 스레드
<프로그램 -> 프로세스>
프로그램이란, 파일이 저장 장치에 저장되어 있지만 메모리에는 올라가 있지 않은 정적인 상태를 말한다. (코드 덩어리)
이때, 프로그램을 실행하는 순간 해당 파일은 컴퓨터 메모리에 올라가게 되고, 이 상태를 동적인 상태라고 하며 이 상태의 프로그램을 프로세스라고 한다.
<프로세스 -> 스레드>
현재 프로그램 하나가 단순히 한가지 작업만 하는 경우가 없다. 그렇다고 한 프로그램을 처리하기 위해 프로세스 여러개를 만들기엔 운영체제는 안정성을 위해 프로세스마다 자신에게 할당된 메모리 내의 정보에만 접근 할 수 있도록 제약을 두고 있고, 이를 벗어나는 정보에 접근하려면 오류가 발생하게 된다.
이러한 프로세스 특성의 한계를 해결하기 위해 만들어진 개념이 스레드이다. 스레드는 프로세스와 다르게 스레드 간 메모리를 공유하며 작동한다. 스레드끼리 프로세스의 자원을 공유하면서 프로세스 실행 흐름의 일부가 되는 것이다. 굳이 스레드를 코드에 비유하자면 스레드는 코드 내에 선언된 함수들이 되고 따라서 main함수 또한 일종의 스레드라고 볼 수 있게 되는 것이다.
한줄 요약 : 스레드는 프로세스의 코드에 정의된 절차에 따라 실행되는 특정한 수행 경로다.
2Depth
프로세스와 스레드의 작동 방식
Answer
프로세스가 메모리에 올라갈 때 운영체제로부터 시스템 자원을 할당 받게 되는데 이때 운영체제는 프로세스마다 각각 독립된 메모리 영역을, Code/Data/Stack/Heap의 형식으로 할당해 준다. 각각 독립된 메모리 영역을 할당해 주기 때문에 프로세스는 다른 프로세스의 변수나 자료에 접근할 수 없다.
이와 다르게 스레드는 메모리를 서로 공유할 수 있다. 프로세스가 할당받은 메모리 영역 내에서 Stack형식으로 하당된 메모리 영역은 따로 할당 받고, 나머지 Code/Data/Heap 형식으로 할당된 메모리 영역을 공유한다. 따라서 각각의 스레드는 별도의 스택을 가지고 있지만 힙 메모리는 서로 읽고 쓸 수 있게 된다.
여기서 프로세스와 스레드릐 중요한 차이를 하나 더 알 수 있게 된다. 만약 한 프로세스를 실행하다가 오류가 발생해서 프로세스가 강제로 종료된다면, 다른 프로세스에게 어떤 영향이 있을까? 공유하고 있는 파일을 손상시키는 경우가 아니라면 아무런 영향을 주지 않는다.
그러나 스레드의 경우는 다르다. 스레드는 Code/Data/Heap 메모리 영역의 내용을 공유하기 때문에 어떤 스레드 하나에서 오류가 발생한다면 같은 프로세스 내의 다른 스레드 모두가 강제로 종료된다.
스레드를 코드(프로세스) 내에서의 함수(스레드)에 빗대어 표현해보면, 코드 내 어떤 함수 하나에서 Segmentation Fault 등의 오류가 발생한 경우, 이 오류가 어떤 함수에서 발생했든 간에 해당 코드는 다른 함수 모두에 대한 작업을 중단하고 프로세스 실행을 끝내버린다.
그렇다면 왜 이런 방식으로 메모리를 공유할까?
스레드는 정확히는 CPU 입장에서의 최소 작업 단위가 된다. CPU는 작업을 처리할 때 스레드를 최소 단위로 삼고 작업을 한다. 반면 운영체제는 이렇게 작은 단위까지 직접 작업하지 않기 때문에 운영체제 관점에서는 프로세스가 최소 작업 단위가 된다.
여기서 중요한 점은 하나의 프로세스는 하나 이상의 스레드를 가진다는 점이다. 따라서 운영체제 관점에서는 프로세스가 최소 작업 단위인데, 이 때문에 같은 프로세스 소속의 스레드끼리 메모리를 공유하지 않을 수 없다.
Additional Explain
멀티태스킹, 멀티스레드는 무엇일까?
멀티태스킹이란 하나의 운영체제 안에서 여러 프로세스가 실행되는 것을 의미하며, 멀티스레드는 하나의 프로세스가 여러 작업을 여러 스레드를 사용하여 동시에 처리하는 것을 의미한다.
멀티태스킹은 자칫 여러 프로세스가 동시에 실행되는 것처럼 보이지만 자세한 원리를 알아보면 그렇지 않다.
<멀티스레드의 장점>
1. Context-Switching할 때 공유하고 있는 메모리만큼의 메모리 자원을 아낄 수 있다.
2. 스레드는 프로세스 내의 Stack영역을 제외한 모든 메모리를 공유하기 때문에 통신의 부담이 적어서 응답 시간이 빠르다.
<멀티스레드의 단점>
1. 스레드 하나가 프로세스 내 자원을 망쳐버린다면 모든 프로세스가 종료될 수 있다.
3. 자원을 공유하기 때문에 필연적으로 동기화 문제가 발생할 수 밖에 없다.
정말 다른 프로세스의 정보에는 접근할 수 없을까?
사실 프로새스가 다른 프로세스의 정보에 접근하는 것이 가능하다.
현재 우리가 사용하는 대부분의 컴퓨터 프로그램을 생각해보면 다른 프로그램에 있는 정보를 가져오는 경우는 심심치 않게 볼 수 있다. 다만 이 경우에는 단순히 CPU레지스터 교체뿐만이 아니라 RAM과 CPU사이의 캐시 메모리까지 초기화되기 때문에 앞서 말했듯 자원 부담이 크다.
1. IPC(Inter-Process Communication)을 사용한다.
2. LPC(Local inter-Process Communication)을 사용한다.
4. 별도로 공유 메모리를 만들어서 정보를 주고받도록 설정해주면 된다.
결론
프로세스와 스레드는 개념의 범위부터 다르다. 스레드는 프로세스 안에 포함되어 있기 때문이다.
운영체제가 프로세스에게 Code/Data/Stack/Heap 메모리 영역을 할당해 주고 최소 작업 단위로 삼는 반면, 스레드는 프로세스 내에서 Stack 메모리 영역을 제외한 다른 메모리 영역을 같은 프로세스 내 다른 스레드와 공유한다.
프로세스는 다른 프로세스와 정보를 공유하려면 IPC를 사용하는 등의 번거로운 과정을 거쳐야하지만, 스레드는 기본 구조 자체가 메모리를 공유하는 구조이기 때문에 다른 스레드와 정보 공유가 쉽다. 때문에 멀티태스킹보다 멀티스레드가 자원을 아낄 수 있게 된다. 다만 스레드의 스케줄링은 운영체제가 처리하지 않기 때문에 프로그래머가 직접 동기화 문제에 대응할 수 있어야 한다.
1Depth
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- 프로세스 : 운영체제로부터 자원을 할당받은 작업의 단위 - 스레드 : 프로세스가 할당받은 자원을 이용하는 실행 흐름의 단위프로그램 -> 프로세스 -> 스레드
<프로그램 -> 프로세스> 프로그램이란, 파일이 저장 장치에 저장되어 있지만 메모리에는 올라가 있지 않은 정적인 상태를 말한다. (코드 덩어리) 이때, 프로그램을 실행하는 순간 해당 파일은 컴퓨터 메모리에 올라가게 되고, 이 상태를 동적인 상태라고 하며 이 상태의 프로그램을 프로세스라고 한다. <프로세스 -> 스레드> 현재 프로그램 하나가 단순히 한가지 작업만 하는 경우가 없다. 그렇다고 한 프로그램을 처리하기 위해 프로세스 여러개를 만들기엔 운영체제는 안정성을 위해 프로세스마다 자신에게 할당된 메모리 내의 정보에만 접근 할 수 있도록 제약을 두고 있고, 이를 벗어나는 정보에 접근하려면 오류가 발생하게 된다. 이러한 프로세스 특성의 한계를 해결하기 위해 만들어진 개념이 스레드이다. 스레드는 프로세스와 다르게 스레드 간 메모리를 공유하며 작동한다. 스레드끼리 프로세스의 자원을 공유하면서 프로세스 실행 흐름의 일부가 되는 것이다. 굳이 스레드를 코드에 비유하자면 스레드는 코드 내에 선언된 함수들이 되고 따라서 main함수 또한 일종의 스레드라고 볼 수 있게 되는 것이다. 한줄 요약 : 스레드는 프로세스의 코드에 정의된 절차에 따라 실행되는 특정한 수행 경로다.2Depth
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프로세스가 메모리에 올라갈 때 운영체제로부터 시스템 자원을 할당 받게 되는데 이때 운영체제는 프로세스마다 각각 독립된 메모리 영역을, Code/Data/Stack/Heap의 형식으로 할당해 준다. 각각 독립된 메모리 영역을 할당해 주기 때문에 프로세스는 다른 프로세스의 변수나 자료에 접근할 수 없다.Additional Explain
멀티태스킹, 멀티스레드는 무엇일까?
멀티태스킹이란 하나의 운영체제 안에서 여러 프로세스가 실행되는 것을 의미하며, 멀티스레드는 하나의 프로세스가 여러 작업을 여러 스레드를 사용하여 동시에 처리하는 것을 의미한다. 멀티태스킹은 자칫 여러 프로세스가 동시에 실행되는 것처럼 보이지만 자세한 원리를 알아보면 그렇지 않다. <멀티스레드의 장점> 1. Context-Switching할 때 공유하고 있는 메모리만큼의 메모리 자원을 아낄 수 있다. 2. 스레드는 프로세스 내의 Stack영역을 제외한 모든 메모리를 공유하기 때문에 통신의 부담이 적어서 응답 시간이 빠르다. <멀티스레드의 단점> 1. 스레드 하나가 프로세스 내 자원을 망쳐버린다면 모든 프로세스가 종료될 수 있다. 3. 자원을 공유하기 때문에 필연적으로 동기화 문제가 발생할 수 밖에 없다.정말 다른 프로세스의 정보에는 접근할 수 없을까?
사실 프로새스가 다른 프로세스의 정보에 접근하는 것이 가능하다. 현재 우리가 사용하는 대부분의 컴퓨터 프로그램을 생각해보면 다른 프로그램에 있는 정보를 가져오는 경우는 심심치 않게 볼 수 있다. 다만 이 경우에는 단순히 CPU레지스터 교체뿐만이 아니라 RAM과 CPU사이의 캐시 메모리까지 초기화되기 때문에 앞서 말했듯 자원 부담이 크다. 1. IPC(Inter-Process Communication)을 사용한다. 2. LPC(Local inter-Process Communication)을 사용한다. 4. 별도로 공유 메모리를 만들어서 정보를 주고받도록 설정해주면 된다.결론
프로세스와 스레드는 개념의 범위부터 다르다. 스레드는 프로세스 안에 포함되어 있기 때문이다. 운영체제가 프로세스에게 Code/Data/Stack/Heap 메모리 영역을 할당해 주고 최소 작업 단위로 삼는 반면, 스레드는 프로세스 내에서 Stack 메모리 영역을 제외한 다른 메모리 영역을 같은 프로세스 내 다른 스레드와 공유한다. 프로세스는 다른 프로세스와 정보를 공유하려면 IPC를 사용하는 등의 번거로운 과정을 거쳐야하지만, 스레드는 기본 구조 자체가 메모리를 공유하는 구조이기 때문에 다른 스레드와 정보 공유가 쉽다. 때문에 멀티태스킹보다 멀티스레드가 자원을 아낄 수 있게 된다. 다만 스레드의 스케줄링은 운영체제가 처리하지 않기 때문에 프로그래머가 직접 동기화 문제에 대응할 수 있어야 한다.