프로세스와 쓰레드

프로세스

운영체제로부터 시스템 자원을 할당받는 작업의 단위
각각 독립된 메모리 영역(Code, Data, Stack, Heap 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)을 사용해야 한다. (Ex. 파이프, 파일, 소켓 등을 이용한 통신 방법 이용)

프로세스 내에서 실행되는 여러 흐름의 단위
쓰레드는 프로세스 내에서 Stack을 따로 할당받고 Code, Data, Heap 영역은 공유한다.
쓰레드는 한 프로세스 내에서 동작되는 여러 실행의 흐름으로 프로세스 내의 주소 공간이나 자원들(힙 공간 등)을 같은 프로세스 내에 쓰레드끼리 공유하면서 실행된다
각각의 쓰레드는 별도의 레지스터와 스택을 갖고 있지만, 힙 메모리는 서로 읽고 쓸 수 있다.
한 쓰레드가 프로세스 자원을 변경하면, 다른 이웃 쓰레드도 그 변경 결과를 즉시 볼 수 있다.
쓰레드 간의 자원 공유는 전역 변수(데이터 세그먼트)를 이용하므로 함께 사용할 때 충돌이 발생할 수 있다.

멀티 프로세싱은 2개 이상의 CPU가 병렬적으로 작업하는 다중처리기 시스템에서 사용할 수 있는 방법으로, 여러 개의 CPU가 하나의 주기억장치를 공유하여 각각의 작업을 동시에 수행하게 된다.

컴퓨터는 여러 개의 쓰레드를 효과적으로 실행할 수 있는 하드웨어 지원을 갖추고 있다. 그러므로 멀티쓰레딩은 프로그램 안에서 병렬 처리의 이점을 맛볼 수 있다.

응답성: 대화형 프로그램을 멀티쓰레드화하면, 프로그램의 일부분(쓰레드)이 중단되거나 긴 작업을 수행하더라도 프로그램의 수행이 계속되어, 사용자에 대한 응답성이 증가된다. 예를 들어, 멀티 쓰레드가 적용된 웹 브라우저 프로그램에서 하나의 쓰레드가 이미지 파일을 로드하고 있는 동안, 다른 쓰레드에 사용자와의 상호 작용이 가능하다.
자원 공유: 쓰레드는 자동적으로 그들이 속한 프로세스의 자원들과 메모리를 공유한다. 코드 공유의 이점은, 한 응용 프로그램이 같은 주소 공간 내에 여러 개의 다른 활동성 쓰레드를 가질 수 있다는 점이다.
경제성: 프로세스 생성에 메모리와 자원을 할당하는 것은 비용이 많이 든다. 쓰레드는 자신이 속한 프로세스의 자원들을 공유하기 때문에, 쓰레드를 생성하고 문맥교환을 하는 편이 보다 경제적이다.
멀티프로세서 활용: 멀티 프로세서 구조에서는 각각의 쓰레드가 다른 프로세서에서 병렬로 수행될 수 있다. 단일 쓰레드 프로세스는 CPU가 많아도 CPU 한개에서만 실행된다. 즉, 다중 쓰레드화를 하면 다중 CPU에서 병렬성이 증가된다.

멀티 쓰레드는 멀티 프로세스보다 적은 메모리 공간을 차지하고 문맥 전환이 빠르다는 장점이 있지만, 오류로 인해 하나의 쓰레드가 종료되면 전체 쓰레드가 종료될 수 있다는 점과 동기화 문제를 안고 있다.
멀티 프로세스 방식은 하나의 프로세스가 죽더라도 다른 프로세스에는 영향을 끼치지 않고 정상적으로 수행된다는 장점이 있지만, 멀티 쓰레드보다 많은 메모리 공간과 CPU 시간을 차지한다는 단점이 존재한다.
멀티 프로세스로 실행되는 작업을 멀티 쓰레드로 실행할 경우, 프로세스를 생성하여 자원을 할당하는 시스템 콜이 줄어들어 효율적으로 관리할 수 있다. 또한, 프로세스 간의 통신보다 쓰레드 간의 통신 비용이 적으므로 부담이 줄어들게 되므로 쓰레드로 나눠가면서 사용한다.