프로세스와 쓰레드

프로세스와 쓰레드는 운영체제에서 프로그램을 실행하는 데 사용되는 두 가지 중요한 개념입니다. 비슷해 보이지만, 몇 가지 중요한 차이점이 있습니다.

프로세스 (Process)

• 정의: 운영체제로부터 자원(CPU 시간, 메모리 등)을 할당받아 실행되는 하나의 독립적인 작업 단위입니다.
• 특징:
  • 각 프로세스는 독립된 메모리 공간을 가지므로, 서로 다른 프로세스 간의 데이터 공유는 복잡한 통신 메커니즘을 필요로 합니다.
  • 프로세스를 생성하거나 종료하는 데는 상대적으로 많은 시스템 자원이 소모됩니다.
  • 예시: 웹 브라우저, 워드 프로세서 등 각각 하나의 프로세스로 실행됩니다.

쓰레드 (Thread)

• 정의: 하나의 프로세스 내에서 실행되는 더 작은 실행 단위입니다.
• 특징:
  • 같은 프로세스 내의 모든 쓰레드는 프로세스가 할당받은 메모리 공간을 공유합니다. 따라서 데이터 공유가 매우 쉽습니다.
  • 쓰레드를 생성하거나 종료하는 데는 프로세스를 생성하는 것보다 적은 시스템 자원이 소모됩니다.
  • 예시: 웹 브라우저에서 여러 탭을 동시에 열어놓고 작업하는 경우, 각 탭은 별도의 쓰레드에서 실행될 수 있습니다.

프로세스와 쓰레드 비교

 

특징	프로세스	쓰레드
정의	독립적인 작업 단위	프로세스 내의 실행 단위
메모리	독립된 메모리 공간	프로세스의 메모리 공유
자원 소모	생성/종료 시 많은 자원 소모	생성/종료 시 적은 자원 소모
통신	복잡한 통신 메커니즘 필요	간단한 데이터 공유

왜 쓰레드를 사용할까요?

• 동시성: 하나의 프로세스 내에서 여러 작업을 동시에 수행할 수 있습니다. (예: 파일 다운로드와 동시에 웹 서핑)
• 효율성: 프로세스를 생성하는 것보다 적은 자원으로 여러 작업을 처리할 수 있습니다.
• 반응성: 사용자 입력에 대한 응답 시간을 줄일 수 있습니다.

쉽게 이해하기 위한 비유:

• 프로세스: 한 집에 사는 가족
• 쓰레드: 가족 구성원 각자

가족(프로세스)은 각자의 방(독립된 메모리 공간)을 가지고 있지만, 부엌이나 거실(공유 메모리)은 함께 사용합니다. 각 가족 구성원(쓰레드)은 독립적으로 일을 하지만, 필요한 경우 서로 협력하여 일을 처리할 수 있습니다.

 

결론적으로:

프로세스와 쓰레드는 서로 다른 특징을 가지고 있으며, 어떤 상황에서 어떤 것을 사용해야 할지는 개발자가 해결하려는 문제에 따라 달라집니다. 일반적으로 동시성이 중요하고 효율성을 높이고 싶을 때 쓰레드를 사용합니다.

 

 

추가설명1)

질문) 여러 프로세스에서 각각이 쓰레드로 실행단위로 나뉘어져 있을 때, 예를 들면, 음악 파일 실행 프로세스, 동영상 파일 실행 프로세스, 포토샵 프로그램 실행 프로세스의 각각 프로세스의 쓰레드들을 라운드 로빈 방식처럼 여러 프로세스의 쓰레드를 각각 빠른 속도로 실행함으로써, 인간이 느끼기엔 여러 응용프로그램이 동시에 동작 되는것처럼 느끼게 된다고 해석하면 되나요?

 

네, 정확히 이해하셨습니다! 이와 같은 메커니즘은 시분할(time-sharing) 시스템과 관련이 있습니다. 라운드 로빈 방식처럼 운영체제가 프로세스와 쓰레드의 실행 시간을 빠르게 교체하면서 여러 작업을 동시에 처리하는 것처럼 보이게 만듭니다. 이를 통해 사용자는 여러 응용 프로그램이 동시에 실행되는 것처럼 느끼게 됩니다.

구체적인 설명

1. 프로세스와 쓰레드의 실행
   • 운영체제는 스케줄러를 통해 각 프로세스와 쓰레드에 CPU 시간을 할당합니다.
   • 음악 파일 실행 프로세스, 동영상 실행 프로세스, 포토샵 프로그램 실행 프로세스는 각각 독립적인 프로세스이며, 내부적으로 하나 이상의 쓰레드를 가질 수 있습니다.
2. 라운드 로빈 방식
   • 스케줄러는 각 프로세스 또는 쓰레드에 고정된 시간(타임 슬라이스)을 할당합니다.
   • 한 프로세스/쓰레드가 타임 슬라이스 동안 실행된 후, 다음 프로세스/쓰레드로 넘어갑니다.
   • 이 과정이 매우 빠르게 이루어지기 때문에 사용자는 여러 작업이 동시에 실행되는 것처럼 느낍니다.
3. 사람이 느끼는 동시성
   • CPU는 실제로 한 순간에 한 작업만 처리할 수 있지만, 타임 슬라이스를 나누어 빠르게 교대 작업을 수행하기 때문에 사용자는 여러 프로그램이 동시에 실행되는 것처럼 느낍니다.
   • 예를 들어, 음악은 중단 없이 재생되고, 동영상은 끊김 없이 재생되며, 포토샵에서는 작업이 진행되는 것처럼 보입니다.
4. 멀티코어 CPU의 경우
   • 현대적인 컴퓨터는 멀티코어 CPU를 사용하기 때문에, 실제로 여러 코어에서 여러 프로세스와 쓰레드가 동시에 실행될 수 있습니다.
   • 멀티코어 환경에서는 진정한 병렬 처리가 가능하며, 동시성은 더욱 향상됩니다.

요약

운영체제가 라운드 로빈 방식이나 다른 스케줄링 기법을 활용하여 여러 프로세스와 쓰레드를 빠르게 교대 실행하기 때문에 사용자는 여러 응용 프로그램이 동시에 동작하는 것처럼 느낍니다. 멀티코어 CPU 환경에서는 이 효과가 더 증대되며, 일부 작업은 실제로 동시에 처리되기도 합니다.

 

 

추가설명2)

질문) 프로세스의 작은 실행단위로 분할한 것들을 쓰레드라고 표현하면 되나요?

 

네, "프로세스의 작은 실행 단위로 분할한 것들이 쓰레드"라고 표현하는 것은 개념적으로 적절합니다. 쓰레드는 프로세스 내부에서 실행되는 독립적인 실행 단위로, 프로세스를 더 세분화하여 동시 실행을 가능하게 합니다.

왜 적절한 표현인가?

• 쓰레드는 프로세스 내에서 동작
  프로세스는 실행 중인 프로그램이며, 하나 이상의 쓰레드를 가질 수 있습니다. 쓰레드는 프로세스의 자원을 공유하며 실행되므로, 프로세스의 실행 단위를 더 세분화한 결과라고 볼 수 있습니다.
• 병렬성과 동시성 지원
  여러 쓰레드가 하나의 프로세스 안에서 동작하면서, CPU 자원을 효과적으로 활용하거나 작업을 병렬로 처리할 수 있도록 돕습니다.

쓰레드의 특징

1. 자원 공유
   같은 프로세스의 쓰레드들은 프로세스의 메모리(코드, 데이터, 힙)를 공유하지만, 각자 독립적인 스택과 레지스터를 가집니다.
2. 독립 실행
   쓰레드는 서로 독립적으로 실행될 수 있지만, 같은 프로세스의 자원을 공유하기 때문에 하나의 쓰레드가 문제를 일으키면 전체 프로세스에 영향을 미칠 수 있습니다.
3. 경량 실행 단위
   새로운 프로세스를 생성하는 것보다 쓰레드를 생성하는 것이 더 적은 자원을 소모합니다.

결론

"프로세스의 작은 실행 단위로 분할한 것들이 쓰레드"라는 표현은 쓰레드의 개념을 설명하는 데 충분히 적절하며, 실제로 많이 사용되는 설명 방식입니다. 다만, 쓰레드가 프로세스의 일부로서 자원을 공유하고 협력한다는 점을 함께 강조하면 더 명확한 이해를 도울 수 있습니다.