쓰레드의 등장 배경 및 멀티스레딩과 멀티프로세싱
멀티태스킹(멀티 프로세싱, 멀티 스레딩 포함)
├── 멀티프로세싱
└── 멀티스레딩
멀티 프로세싱
: 여러 개의 프로세스를 동시에 혹은 빠르게 시분할 하여 실행하는 방식
-코어가 여러개인 시스템의 경우, 각 코어가 서로 다른 프로세스를 동시에 독립적으로 실행시킴
-코어가 하나인 시스템에서도, 운영체제가 프로세스 간 컨텍스트 스위칭을 매우 빠르게 수행함으로써 여러 프로세스가 동시에 실행되는 것처럼 동작시킴
멀티 프로세싱의 한계
- 하나의 프로세스는 동시에 여러 작업을 수행하지 못한다.
→ 여러 프로세스를 생성해 문제를 해결할 수 있으나, 프로세스가 많아지면 관리나 자원 소모 측면에서 여러 단점이 발생함 - 프로세스 간 컨텍스트 스위칭이 무겁다.
→ 컨텍스트 스위칭 작업은 무겁고 비용이 큼
→ 프로세스에서 다른 프로세스로 전환할 때 CPU에서 컨텍스트 스위칭이 발생함. - 프로세스 간 데이터 공유가 어렵다. = IPC를 사용해야함
→ 데이터 공유는 언제 필요한건가?
ex1) 웹 서버 구조, 프론트 요청을 처리하는 프로세스와 DB에 직접 접근하여 결과를 가공하는 백엔드 프로세스 간 데이터를 공유해야 하는 상황
ex2) 멀티프로세싱 워커(pool), 대용량 데이터를 병렬 처리하기 위해 여러 워커 프로세스를 띄워놓고, 각 워커가 처리한 결과를 모아 최종 결과를 만들어야 하는 상황
→ 각 프로세스는 독립적인 (가상) 메모리 공간을 사용하기 때문에, 서로 다른 프로세스 간 데이터 공유가 까다로움
왜 까다로운가?
: 운영 체제는 한 프로세스가 비정상 종료되거나 엉뚱한 메모리에 접근을 해도 다른 프로세스의 메모리에 직접적인 피해를 주지 않아야함.
때문에 각 프로세스는 독립적인 메모리 공간을 사용하고, “다른 프로세스 메모리를 막 읽거나 쓰는 행위”를 금지함.
그렇다면 프로세스 간 데이터 공유는 어떻게?
: 반드시 운영체제가 제공하는 별도의 통로 IPC를 거쳐야함.
IPC(Inter-Process Communication)
위와 같은 문제를 해결하기 위해 등장한 것 ⇒ 스레드 (Thread)
스레드(Thread): 한 프로세스 내에서 여러 작업을 동시에 실행하게 해줌
- 하나의 프로세스 내에 여러 스레드를 보유할 수 있다. ⇒ 멀티 스레딩
- 각 스레드 당 작업 하나가 할당된다.
- 요즘 CPU의 실행 단위는 스레드 단위이다.
- 과거에는 프로세스 단위가 CPU의 실행 단위였다.
- 컨텍스트 스위칭이 가볍다.
- 스레드는 같은 프로세스 내에서 메모리 영역(Heap)을 공유함.
- 따라서 프로세스 간 스위칭 보다 훨씬 가볍다.
- 다만 모든걸 공유하는건 아님
- 각 쓰레드는 Stack, 포인터, 프로그램 카운터 등을 고유하게 가지면서 자신의 실행 상태를 유지한다.
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