프로세스(process)와 스레드(thread)의 차이

프로그램(program)

어떤 작업을 위해 실행할 수 있는 파일

프로세스(process)

컴퓨터에서 연속적으로 실행되고 있는 컴퓨터 프로그램

메모리에 올라와 실행되고 있는 프로그램의 인스턴스(독립적인 개체)

운영체제로부터 시스템 자원을 할당받는 단위

-프로세스는 각각 독립된 메모리영역 (Code, Data, Stack, Heap구조)를 할당받는다.

-프로세스는 최소 1개의 스레드(메인스레드)를 가진다.

-각 프로세스는 별도의 주소 공간에서 실행되며, 한 프로세스는 다른 프로세스의 변수나 자료구조에 접근할 수 없다.

접근하려면 프로세스 간 통신(IPC, inter process communication)을 사용해야 한다.

ex)파이프, 파일, 소켓 등

스레드(thread)

프로세스 내 실행되는 여러 흐름의 단위

프로세스가 할당받은 자원을 이용하는 실행의 단위

-스레드는 프로세스 내에서 Stack만 따로 할당받고, Code, Data, Heap영역은 공유한다.

-스레드끼리는 프로세스 내의 주소 공간과 자원(힙, 공간 등)을 공유한다.

프로세스는 이와 달리 서로의 메모리에 직접 접근할 수 없다.

-각각의 스레드는 별도의 레지스터와 스택을 갖고 있지만, 힙 메모리는 서로 읽고 쓸 수 있다.

-한 스레드가 프로세스 자원을 변경하면 다른 이웃스레드(sibling thread)도 그 변경 결과를 즉시 볼 수 있다.

멀티 프로세스

하나의 응용프로그램을 여러 프로세스로 구성하여 한 프로세스가 하나의 작업(Task)을 처리.

장점

여러 프로세스 중 하나에 문제가 발생하면 그놈만 뒤지면 다른 쪽으로 영향이 미치지 않음(손절 굿).

단점

-Context Switching 과정에서의 오버헤드 발생.

-각각 독립된 메모리를 가지므로 공유되는 게 없어서 Context Switching이 발생하면 캐쉬에 있는 데이터를 리셋하고 다시 불러와야 함.

-복잡한 IPC통신.

*Context Switching

CPU에서 여러 프로세스를 돌아가면서 작업을 처리하는 과정. 동작중인 프로세스가 대기를 하면서 해당 프로세스의 상태(Context)를 보관하고, 대기하고 있던 다음 순서의 프로세스가 동작하면서 이전에 보관했던 프로세스의 상태를 복구하는 작업.

멀티 스레딩

하나의 응용프로그램을 여러 스레드로 구성하고, 각 스레드가 하나의 작업을 처리.

윈도우 리눅스 등 많은 운영체제들이 멀티 스레딩을 기본으로 한다.(멀티프로세스도 지원하긴 함.)

웹 서버는 대표적 멀티스레딩 응용 프로그램.

장점

- 시스템자원 사용 효율성 증가

- 프로세스를 생성하여 자원을 할당하는 시스템 콜이 줄어들어 자원을 효율적으로 관리할 수 있다.

- 스레드 간 데이터를 주고 받는 것이 간단해지고 시스템 자원 소모가 줄어든다.

- 스레드 사이의 작업량이 작아 Context Switching이 빠르다.

- 통신이 간단하여 프로그램 응답시간 단축.

- Stack영역을 제외한 모든 메모리를 공유하기 때문에 통신의 부담이 적다.

단점

-주의 깊은 설계가 필요하다.

-디버깅이 어렵다.

- 단일 프로세스 시스템의 경우 효과를 기대하기 어렵다.

- 다른프로세스에서 스레드를 제어할 수 없다. (프로세스 밖에서 스레드 각각을 제어할 수 없다.)

- 멀티 스레드의 경우 동기화 문제가 발생.

- 하나의 스레드에 문제가 발생하면 전체 프로세스가 영향을 받는다. 

참고: https://gmlwjd9405.github.io/2018/09/14/process-vs-thread.html