프로세스와 스레드

뭐라구요·2023년 4월 10일

프로세스란?

프로세스는 컴퓨터에서 연속적으로 실행되고 있는 컴퓨터 프로그램을 말한다.

프로세스는 프로세스 기술자라고 부르는 자료구조에 저장되어 있다.(PCB) 이 자료구조는 크게 다음과 같은 정보를 담고 있다.

PID : 운영체제가 각 프로세스를 식별하기 위해 부여된 프로세스 식별번호
프로세스 상태 : CPU는 프로세스를 빠르게 교체하면서 실행하기 때문에 실행중인 프로세스도 있고 대기 중인 프로세스도 있는데 그런 프로세스 상태를 저장한다.
프로그램 카운터 : CPU가 다음으로 실행할 명령어를 가리키는 값이다. CPU는 기계어를 한 단위씩 읽어서 처리하는데 프로세스를 실행하기 위해 다음으로 실행할 기계어가 저장된 메모리 주소를 가리키는 값이다.
스케줄링 우선순위 : 운영체제는 여러개의 프로세스를 동시에 실행할 수 있도록 하는데 운영체제가 여러 개의 프로세스가 CPU에서 실행되는 순서를 결정하는 것을 스케줄링이라고 한다. 이 스케줄링에서 우선순위가 높으면 먼저 실행될 수 있는데 이를 스케줄링 우선순위라고 한다.
권한 : 프로세스가 접근할 수 있는 자원을 결정하는 정보다.
프로세스의 부모와 자식 프로세스 : 최초로 생성되는 init 프로세스를 제외하고 모든 프로세스는 부모 프로세스를 복제해서 생성되고 이 계층관계는 트리를 형성한다. 그래서 각 프로세스는 자식 프로세스와 부모프로세스에 대한 정보를 가지고 있다.
프로세스의 데이터와 명령어가 있는 메모리 위치를 가리키는 포인터 : 프로세스는 실행중인 프로그램이다. 따라서 프로그램에 대한 정보를 가지고 있어야 한다. 프로그램에 대한 정보는 프로세스와 메모리에 가지는 자신만의 주소 공간에 저장된다. 이 공간에 대한 포인터값을 가진다.
프로세스에 할당된 자원들을 가리키는 포인터

프로세스의 관리, 메모리 구조

운영체제는 프로세스들의 실행 사이에 프로세스를 교체하고 재시작할 때 오류가 발생하지 않도록 관리해야 하기에 운영체제는 프로세스의 상태를 실행, 준비, 블록 상태로 분류하고 프로세스들을 상태전이를 통해 체계적으로 관리한다.

프로세스는 code영역, data 영역, heap영역, stack 영역으로 존재하고 힙영역과 스택 영역 사이에는 빈 공간이 존재한다.

스레드

스레드는 어떠한 프로그램 내에서, 특히 프로세스 내에서 실행되는 흐름의 단위를 말한다.

스레드를 사용하면 프로그램이 동시에 여러 가지 작업을 수행할 수있는데 예를 들어, 웹 브라우저에서는 사용자 인터페이스를 처리하는 스레드와 웹 페이지를 다운로드하는 스레드 등 여러 개의 스레드가 실행된다. 이렇게 여러 개의 스레드가 동시에 실행될 때는 각각의 스레드가 서로 독립적으로 실행되는 것처럼 보이지만, 실제로는 컴퓨터의 프로세서에서는 각각의 스레드가 번갈아가면서 실행된다.

스레드를 사용하면 프로그램의 성능을 향상시킬 수 있다. 예를 들어, 웹 서버에서는 각각의 요청에 대해 새로운 스레드를 생성하여 처리함으로써, 여러 클라이언트로부터 동시에 요청이 들어왔을 때도 모든 요청에 대해 빠르게 응답할 수 있다.

스레드를 사용할 때 주의할 점은 스레드 간의 데이터 공유 문제나 스레드가 충돌하는 문제 등 다양한 문제가 발생할 수 있다.