프로세스 VS 스레드

프로세스 : 운영체제로부터 자원을 할당받은 작업의 단위 / 쉽게 이해하면 우리 컴퓨터의 CPU가 곧 프로세스라고 이해하면 된다.

즉, cpu가 네개면 네개의 프로세스를 가지고 있고 구동가능하다.

위처럼 알고 있었는데 아니다, 프로세스는 말그대로 하나의 프로그램 실행 단위이고, cpu에 프로세스가 할당되어 처리중인 상태를 프로세스의 실행 상태로 본다 (참고)

→프로그램은 코드 덩어리 파일, 그 프로그램을 실행한 게 프로세스

 

"한 프로그램을 처리하기 위한 프로세스를 여러 개 만들면 되지 않을까?" 생각이 들지만 이는 불가능한 일이었다. 왜냐하면 운영체제는 안전성을 위해서 프로세스마다 자신에게 할당된 메모리 내의 정보에만 접근할 수 있도록 제약을 두고 있고, 이를 벗어나는 정보에 접근하려면 오류가 발생하기 때문이다.

 

아무튼 프로세스와는 다른 더 작은 실행 단위 개념이 필요하게 되었고, 이 개념이 바로 스레드

스레드 : 프로세스가 할당받은 자원을 이용하는 실행흐름의 단위

스레드는 프로세스와 다르게 스레드 간 메모리를 공유하며 작동한다. 스레드끼리 프로세스의 자원을 공유하면서 프로세스 실행 흐름의 일부가 되는 것이다.

 

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.

 

멀티태스킹이 하나의 운영 체제 안에서 여러 프로세스가 실행되는 것이라면, 멀티스레드는 하나의 프로세스가 여러 작업을 여러 스레드를 사용하여 동시에 처리하는 것을 의미한다.

 

두개의 연산 작업을 진행해야 할때 하나의 프로세스에서 진행된다면 순차적으로 진행되지만, 멀티 스레드를 통해 나눠서 생각하면 cpu에 각 작업을 할당해서 동시처리가 가능하다. 

이 과정에서 각 스레드는 자원을 공유하므로 프로세스의 데이터에 모두 접근가능하여 자원을 효율적으로 활용가능하다.

각각 프로세스로 실행하려면 하나의 프로세스 용량 4G x 6 = 24G가 필요하지만, 스레드에서는 자원을 공유하므로 6개의 쓰레드를 만들면 

 

멀티스레드의 장점

1. Context-Switching할 때 공유하고 있는 메모리만큼의 메모리 자원을 아낄 수 있다.
2. 스레드는 프로세스 내의 Stack 영역을 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.
2. 자원을 공유하기 때문에 필연적으로 동기화 문제가 발생할 수밖에 없다.

멀티스레드의 장단점에서 꼭 짚고 넘어가야 할 점이 바로 동기화 문제다.

주로 Synchronization Issue라고 하는데, 이에 대해 자세히 설명하면 다음과 같다.

멀티스레드를 사용하면 각각의 스레드 중 어떤 것이 어떤 순서로 실행될 지 그 순서를 알 수 없다. 만약 A 스레드가 어떤 자원을 사용하다가 B 스레드로 제어권이 넘어간 후 B 스레드가 해당 자원을 수정했을 때, 다시 제어권을 받은 A 스레드가 해당 자원에 접근하지 못하거나 바뀐 자원에 접근하게 되는 오류가 발생할 수 있다. 이처럼 여러 스레드가 함께 전역 변수를 사용할 경우 발생할 수 있는 충돌을 동기화 문제라고 한다. 

 

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.