process와 thread

CPU는 core를 가지고 연산하는데 그 개수는 많이 존재할 수 있다. 또, core를 분할해서 사용하는 이것이 너무 빨리 일어나니까 동시에 프로그램이 실행되는 것처럼 보인다.

프로세스

프로세스는 프로그램을 실행하고 OS가 메모리에 올려서 실행중인 프로그램을 얘기한다.

프로그램은 컴퓨터 관점에서 저장 장치만 사용하는 수동적인 존재이지만, 프로세스는 메모리도 사용하고 OS의 CPU 스케줄링 알고리즘에 의해서 CPU도 사용하는 능동적인 존재이다.

커널 위에는 User Interface가 존재하는데 여기에 프로세스가 존재할 수 있다. 프로세스 내부의 연산은 CPU가 담당하고 OS는 프로세스가 잘 동작하도록 관리해야 한다.

PCB (process control block)

OS는 여러 프로세스를 관리하고 실행시켜야 한다. 프로세스가 생성되면 OS는 해당 프로세스의 정보를 가진 "PCB"를 만들고 저장한다. PCB는 커널의 data 영역에 존재하고, CPU가 프로세스를 실행할 때 필요한 정보들을 보관하며 연결리스트 자료구조에 저장된다. 따라서 OS는 프로세스가 종료되면 해당 프로세스는 PCB 연결리스트에서 제거한다.

PCB는 다음 내용들을 저장한다.

• process id

• process state

• program counter

• cpu registers

• cpu cheduling information

• i/o infromation

... etc

PCB 생성 위치와 OS의 관계는 다음과 같다.

1. 사용자가 User Interface에서 disk에 저장된 프로그램을 실행시킨다. UI -> OS로 프로그램 실행 요청을 전달

2. OS는 메모리에 프로세스를 할당하고 PCB를 생성한다. PCB는 OS 커널 data 영역에 생성되고 ram을 사용한다.

멀티 프로그래밍, 멀티 프로세싱, 멀티 태스킹

멀티 프로그래밍

유니 프로그래밍은 메모리에 오직 하나의 프로세스가 올라온 것을 얘기한다. 반대로 멀티 프로그래밍은 메모리에 여러 개의 프로세스가 올라온 것을 얘기기한다.

멀티 프로세싱

유니, 멀티 프로그래밍을 메모리 관점에서 본다면 멀티 프로세싱 관점으로 본다. 여러 개의 CPU 코어가 동시에 여러 프로세스를 처리하는 것을 의마하며 병렬로 작업을 수행하기 때문에 빠른 처리 속도를 보장할 수 있다.

여기서 CPU가 시분할 처리로 각 프로세스를 짧은 시간안에 교대로 실행한다.

멀티 태스킹

CPU에서 단일 또는 여러 프로세스, 스레드의 작업을 동시에 처리하는 것을 의미한다. 여기서도 CPU가 프로세스/스레드를 시분할 처리하기 때문에 동시에 수행하는 것처럼 보인다.

멀티 프로세싱과 햇갈리면 안된다.

스레드

프로세스가 생성되면 그 안에는 1개의 스레드가 반드시 존재하며 여러 개의 스레드가 존재할 수 있다.

한 프로세스 내에 스레드들은 그 프로세스의 PCB, code, data, heap 영역을 공유하지만 스택은 스레드마다 하나씩 가지고 있기 때문에 공유하지 않는다.

OS도 스레드를 구분할 수 있도록 스레드도 id가 있으며 작업을 처리하는 단위가 된다.

프로세스/스레드 장단점

프로세스

• 장점 : 서로 독립적이기 때문에 하나의 프로세스에 문제가 생겨도 다른 프로세스에 영향을 주지 않는다. 안전성 측면에서는 스레드보다 우수하고 프로세스 간 자원 공유는 IPC를 통해 이루어진다.

• 단점 : 각 프로세스는 고유한 자원을 가진다. 따라서 IPC간 통신에서 오버헤드가 크고 속도가 느리다.

스레드

• 장점 : 한 프로세스 내의 공유 자원을 공유하기 때문에 오버헤드가 작다.

• 단점 : 여러 스레드는 한 프로세스 안에 존재하기 때문에 프로세스에 문제가 발생하면 모든 스레드에 영향을 준다. 또, 멀티 스레딩이 등장하면 동기화 문제가 발생하는데, 공유하고 있는 자원에서 동시성 문제가 발생할 수 있다.