hyunjungkimm
commented
4 months ago 프로그램
파일 시스템(하드)에 존재하는 실행파일
프로세스
- 메인 메모리에 할당되어 실행중인 프로그램
- 운영체제로부터 시스템 자원을 할당받은 작업의 단위
- 구역을 나눈 이유?
- 최대한 데이터를 공유하여 메모리 사용량을 줄이기 위함
할당받는 시스템 자원의 예
- CPU 시간
- 운영되기 위해 필요한 주소 공간
- 독립된 메모리 공간
-
- Code(text) 영역
- 소스코드 영역(상수, 함수, 제어문)
- 컴파일시 결정 (Read-only)
- Data 영역
- 전역변수, 정적변수(static) 처럼 항상 접근 가능한 변수가 저장되는 영역 (초기화)
- 프로그램 시작시 할당 ~ 종료시 소멸
- Read-Write
- Stack 영역
- 지역변수, 매개변수와 호출된 함수의 복귀 주소 같은 일시적인 데이터 저장하는 영역
- 함수 호출시 할당 ~ 종료시 소멸
- 컴파일시 크기 결정
- Heap 영역
- 참조형 데이터의 값이 저장
- 런타임시 크기 결정
- 사용자에 의해 메모리 공간이 동적 할당되고 해제됨 (ex. 클래스)
- bss 영역
- 초기화되지 않은 변수 저장
- 값을 가지고 있지 않아서 실행 코드 사이즈가 늘지 않음
-
프로세스 특징
-
- 각각 독립된 메모리 영역(Code, Data, Heap, Stack)를 할당 받음
- 1개 프로세스 - 1개 이상의 스레드 가지고 있음
- 각 프로세스는 별도의 주소 공간에서 실행되며, 한 프로세스는 다른 프로세스의 변수나 자료구조에 접근할 수 없음
- 한 프로세스가 다른 프로세스에 접근하려면 프로세스 간 통신(IPC, Inter-Process Communication) 사용해야 함
- context switching는 프로세스가 각각 독립된 메모리 영역이다 보니 캐시 메모리 초기화 등 무거운 작업이 진행되고 오버헤드 발생하게 되는 프로세스의 단점임
스레드
프로세스 내에서 실행되는 여러 흐름의 단위(실행의 단위)
스레드 종류
단일 스레드 프로그램
한 프로세스에 1개의 스레드 사용
다중 스레드 프로그램
한 프로세스에 여러 개의 스레드 사용
스레드 특징
- 스레드는 프로세스 내에서 각각 stack만 따로 할당받고 Code, Data, Heap 영역은 공유함(스레드끼리 공유하면서 실행)
- 메모리 공유하다보니까 시스템자원 소모가 줄어들고, 응답시간 단축
- 초기화할 필요가 없어서 멀티프로세싱의 단점인 Context Switching의 오버헤드 부분도 해결하여 처리 비용 감소
- 서로 데이터 공유하다보니까 충돌이 일어날 가능성 있다는 단점이 있음
멀티 프로세스 대신 멀티 스레드를 사용하는 이유
- 서로 다른 둘 이상의 프로그램을 실행하는 것이 아닌 둘 이상의 실행흐름이 필요해 프로세스를 생성하는 작업은 빈번한 context switching으로 이어져 성능에 영향을 미치게 된다.
- 이러한 것을 해결할 수 있는 방법은 저장 및 복원해야하는 컨텍스트 정보의 수를 줄이면 된다.
- 두 프로세스가 완전히 별개가 아닌 일정량을 공유하는 구조가 될 경우 성능 저하의 문제점이 발생할 수 있는데 이것을 보완할 수 있는 스레드가 등장하게 되었다.
- 스레드는 하나의 프로그램 내 둘 이상의 프로그램 흐름을 만들어내기 위해 만들어짐
- 스레드는 프로세스와 다르게 공유하는 상태 정보들이 있어 스레드의 컨텍스트 스위칭을 빠르게 한다.
멀티 스레드의 장단점
장점
- 시스템 처리량 증가(처리 비용 감소)
- 스레드 간 데이터를 주고받는 것이 간단해지고 시스템 자원 소모가 줄어든다.
- 스레드 사이의 작업량이 작아 context switching이 빠르다.
- 스레드는 프로세스내의 stack영역을 제외한 모든 메모리를 공유하기 때문에 통신 부담이 적다.
단점
- 자원을 공유하기 때문에 동기화 문제가 발생
- 하나의 스레드에 문제가 발생하면 전체 프로세스가 영향을 받음
운영체제
운영체제의 목적
운영체제의 종류
부팅과정