[CS] 멀티 프로세싱

❗️멀티 프로세싱이란?

멀티 프로세싱은 여러 개의 '프로세스', 멀티 프로세스를 통해 동시에 두 가지 이상의 일을 수행할 수 있는 것이다.

이를 통해 하나 이상의 일을 병렬로 처리할 수 있으며 특정 프로세스의 메모리, 프로세스 중 일부에 문제가 발생하더라도 다른 프로세스를 이용해서 처리할 수 있으므로 신뢰성 높은 강점이 있다.

❗️웹 브라우저

웹 브라우저는 멀티프로세스 구조를 가지고 있다.

1. 브라우저 프로세스
   주소 표시줄, 북마크 막대, 뒤로가기 버튼, 앞으로 가기 버튼 등을 담당하며 네트워크 요청이나 파일 접근 권한을 담당한다.
2. 렌더러 프로세스
   웹 사이트가 '보이는' 부분의 모든 것을 제어한다.
3. 플러그인 프로세스
   웹 사이트에서 사용하는 플러그인을 제어한다.
4. GPU 프로세스
   GPU를 이용해서 화면을 그리는 부분을 제어한다.

❗️IPC

멀티 프로세스는 IPC(Inter Process Communication)가 가능하며 IPC는 프로세스끼리 데이터를 주고받고 공유 데이터를 관리하는 매커니즘이다.

예를 들면, 클라이언트는 데이터를 요청하고 서버는 클라이언트 요청에 응답하는 것이 IPC이다.

• IPC 의 종류

  1. 공유메모리
     

     공유 메모리는 여러 프로세스에 동일한 메모리 블록에 대한 접근 권한이 부여되어 프로세스가 서로 통신할 수 있도록 공유 버퍼를 생성하는 것이다.

     기본적으로는 각 프로세스의 메모리를 다른 프로세스가 접근할 수 없지만 공유 메모리를 통해 여러 프로세스가 하나의 메모리를 공유할 수 있다. IPC 방식 중 어떠한 매개체를 통해 데이터를 주고받는 것이 아닌 메모리 자체를 공유하기 때문에 불필요한 데이터 복사의 오버헤드가 발생하지 않아 가장 빠르며, 같은 메모리 영역을 여러 프로세스가 공유하기 때문에 동기화가 필요하다.

  2. 파일
     파일은 디스크에 저장된 데이터 또는 파일 서버에서 제공한 데이터이다. 이를 기반으로 프로세스 간 통신을 한다.

  3. 소켓
     동일한 컴퓨터의 다른 프로세스나 네트워크의 다른 텀퓨터로 네트워크 인터페이스를 통해 전송하는 데이터를 의미하며 TCP, UDP가 있다.

  4. 익명 파이프
     

     익명파이프는 프로세스 간에 FIFO 방식으로 얽히는 임시 공간인 파이프를 기반으로 데이터를 주고받으며, 단방향 방식의 읽기 전용, 쓰기 전용 파이프를 만들어서 작동하는 방식이다.

     이는 부모, 자식 프로세스 간에만 사용할 수 있으며, 다른 네트워크상에서는 사용이 불가능하다.

  5. 명명 파이프
     명명된 다이프는 파이프 서버와 하나 이상의 파이프 클라이언트 간의 통신을 위한 명명된 단방향 또는 이중 파이프이다. 클라이언트/서버 통신을 위한 별도의 파이프를 제공하며, 여러 파이프를 동시에 사용할 수 있다. 컴퓨터 프로세스끼리 또는 다른 네트워크상의 컴퓨터와도 통신을 할 수 있다.

  6. 메시지 큐
     

     메시지를 큐 데이터 구조 형태로 관리하는 것이다. 이는 커널의 전역변수 형태 등 커널에서 전역적으로 관리되며 다른 IPC 방식에 비해서 사용 방법이 매우 직관적이고 간단하며 다른 코드의 수정 없이 몇 줄의 코드를 추가시켜 간단하게 메시지 큐에 접근할 수 있는 장점이 있다.

     공유 메모리를 통해 IPC 를 구현할 때 쓰기 및 읽기 빈도가 높으면 동기화 때문에 기능을 구현하는 것이 복잡해지는데, 이 때 대안으로 메시지 큐를 사용하기도 한다.