[OS] 프로세스(Process)와 스레드(Thread)

운영체제의 기본이라고 말할 수 있는 프로세스와 스레드에 대해 공부하고 정리해보려 한다.

프로그램, 프로세스, 스레드의 개념과 작동 방식에 대해 알아보자.

 

✅ Program

 · 어떤 작업을 위해 실행할 수 있는 파일(실행코드)이며, 저장장치에 저장은 되어 있지만 메모리에는 올라가 있지 않은 정적인 상태이다.

 

👩🏻‍💻 저장장치에 저장은 되어 있지만 메모리에는 올라가 있지 않은?

아직 운영체제가 프로그램에게 독립적인 메모리 공간을 할당해주지 않았다는 뜻이다. 모든 프로그램은 운영체제가 실행되기 위한 메모리 공간을 할당해줘야 실행될 수 있다. 쉽게 말해 그냥 코드 덩어리다.

 

프로그램을 실행하는 순간 컴퓨터 메모리에 올라가게 되고, 실행된 프로그램을 프로세스(Process)라고 한다.

 

✅ Process

 · 운영체제로부터 시스템 자원을 할당 받는 / 운영체제가 관리하는 단위

  → 할당받는 시스템 자원의 예 : CPU 시간, 운영되기 위해 필요한 주소 공간, Code/Data/Stack/Heap의 구조로 되어 있는 독립된 메모리 영역

 · Processer(처리기, CPU)에 의해 처리되는 프로그램으로 작업(Job), 테스크(Task)라고도 불린다.

 · 기본적으로 프로세스 당 최소 1개의 스레드를 가지고 있다.

 

✅ Thread

 · 프로세스 내에서 실행되는 여러 흐름의 단위

 · 프로세스가 할당받은 자원을 이용하는 실행의 단위

 · 스레드는 프로세스 내에서 각각 Stack만 따로 할당받고 Code, Data, Heap 영역은 공유한다.

 

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🔍 Process 와 Thread 의 작동 방식

프로세스는 각각 독립된 영역(Code, Data, Stack, Heap의 구조)를 할당받는다.

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

1️⃣ Code

실행할 프로그램의 코드 및 매크로 상수가 기계어 형태로 저장되는 공간.

CPU는 코드영역에 저장된 명령어를 하나씩 처리한다.

 

2️⃣ Data

코드에서 선언한 전역변수, 정적(Static) 변수가 저장되는 공간

 

3️⃣ Stack

실행되는 함수 안에서 선언된 지역변수, 매개변수, 리턴 값 등이 저장되고 함수 호출 시 기록되는 공간

 

4️⃣ Heap

관리가 가능한 데이터 이외에 다른 형태의 데이터를 관리하기 위한 공간(Free Space)

이 공간은 동적 메모리 할당 공간이므로 사용이 끝나면 운영체제로 반납된다.

 

👩🏻‍💻 프로세스가 할당 받은 메모리 영역 내에서 Stack 형식으로 할당된 메모리 영역은 따로 할당받고, 나머지 Code/Data/Heap 형식으로 할당된 메모리 영역을 공유한다. 따라서 각각의 스레드는 별도의 Stack을 가지고 있지만 Heap 메모리는 서로 읽고 쓸 수 있게 된다.

 

아래 이미지는 스레드들이 프로세스의 Code/Data/Heap 메모리 영역을 공유하는 모습이다

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

 

 

📌 결론

 · 프로세스는 운영체제로부터 자원을 할당받아 실행하고, 스레드는 프로세스로부터 자원을 할당받아 실행한다.

 · 하나의 프로세스 안에 여러 스레드 생성이 가능하며, 각 스레드는 개별 스택을 가지고 프로세스의 전역 메모리 공간을 공유하며 프로그램을 실행한다.

 

 

 

References

 · https://www.jiniaslog.co.kr/article/view?articleId=152

 · https://velog.io/@raejoonee/프로세스와-스레드의-차이

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