[OS] 프로세스와 스레드

Develop/CS

연로그 2022. 2. 8. 00:00

프로그램 vs 프로세스 vs 스레드

어떤 작업을 위해 실행할 수 있는 파일
메모리에 올라가지 않은 Windows의 *.exe 같은 정적 파일
(메모리에 올라가다: 실행을 하려면 OS가 독립적인 메모리 공간을 할당해줘야 함)

🔻 데이터 영역

하나의 응용 프로그램을 여러 프로세스로 구성해 각 프로세스가 하나의 작업을 처리하도록 하는 것
여러 자식 프로세스 중 하나가 문제 발생 시 해당 프로세스만 죽음. (= 서로 영향 없음)
Context-Switching에서의 오버헤드
- 캐시 메모리 초기화 등 무거운 작업이 진행되어 많은 시간이 소모
- 프로세스 사이에 공유된 메모리가 없음
  (= Context Switching 발생 시 캐시의 모든 데이터를 리셋하고 정보를 불러와야 함)
프로세스 간 복잡한 통신 기법 필요 (IPC; Inter-Process Communication)

🔻 Context-Switching이란?

: 현재 진행중인 프로세스의 상태를 저장하고 다음 진행할 프로세스의 상태 값을 읽어 적용하는 과정

➕ 프로세스 상태

Context-Switcing은 인터럽트 기반으로 동작한다.

➕ 인터럽트란?

CPU가 프로그램을 실행중에 입출력 하드웨어 등의 장치나 예외상황이 발생하여 처리가 필요할 경우에 마이크로프로세서에게 알려 처리할 수 있도록 하는 것
하드웨어 인터럽트: 하드웨어가 발생시킨 인터럽트
소프트웨어 인터럽트
- Exception: 프로그램의 오류 발생
- System Call: 프로그램이 커널 함수 호출
인터럽트 벡터: 인터럽트가 발생했을 때, 그 인터럽트를 처리할 수 있는 서비스 루틴들의 주소를 가지고 있는 공간

context switching 예외 케이스

이 경우에도 CPU 수행 정보 등 context 일부를 PCB에 저장은 해야한다. 프로세스 A 실행 후 어떤 로직을 거쳐 CPU를 프로세스 B에게 넘겨주게 되어야 context switching이라고 한다.

➕ 커널 모드와 사용자 모드

➕ 특권 명령이란?

🔻 PCB란?

= Process Controler Block
멀티 태스킹에서 커널이 각 프로세스의 정보를 저장하고 관리하기 위해 사용
(스레드의 정보를 저장하는건 Thread Control Block으로 PCB에 저장됨)
커널의 데이터 영역에 저장됨
PCB의 레지스터에 프로그램 카운터 저장
(프로그램 카운터: Context Switching이 일어날 때 현재까지 실행된 코드와 다음으로 실행할 코드 주소)

저장되는 정보 (구조체로 유지)

Context-Switching 시 공유하는 메모리 만큼 메모리 자원을 아낄 수 있음
스레드는 Stack 영역을 제외한 모든 메모리를 공유해 통신의 부담이 적음 -> 응답 시간 ↓
한 스레드가 프로세스 내 자원 망치면 모든 프로세스가 종료되어야 함
자원 공유로 인한 동기화 문제
각 스레드는 자신만의 실행 상태를 가질 수 있어 서로 다른 CPU에서도 동작 가능
-> 여러 CPU를 단일 회로로 통합한 멀티 코어 프로세서를 이용하면 물리적인 병렬 처리 가능

🔻 동시성과 병렬성

참고