[반효경 운영체제] Process 2 & Process 3 (Thread)

operating-system-study에서 스터디를 진행하고 있습니다.

Thread란

정의

프로세스 내에서 실행 되는 여러 흐름의 단위 혹은 프로세스가 할당 받은 자원을 이용하는 실행 흐름의 단위를 뜻한다.

 

구성

 

• program counter
• register set
• stack space

 

쓰레드마다 CPU 관련 정보들을 각자 가지고 있어야 한다.

 

Thread가 다른 Thread와 공유하는 부분

 

• code section
• data section
• OS resources

 

Thread끼리 Address space의 data, code 영역은 공유하되 stack은 별도로 할당 받는다. PCB에서는 program counter와 register set을 제외한 프로세스 관련 정보 및 자원을 모두 공유한다. 여기서 thread들이 공유하는 부분인 code section, data section, OS resources를 task라고 한다. 그래서 전통적인 개념의 heavyweight process는 하나의 쓰레드를 가지고 있는 task로 볼 수 있다.

 

장점

응답성 (Responsiveness)

다중 쓰레드로 구성된 Task 구조에서 하나의 서버 쓰레드가 blocked(watiting) 상태인 동안에도 동일한 Task 내의 다른 쓰레드가 실행되어 빠른 처리가 가능하다. 예를 들어 웹 브라우저가 쓰레드를 여러 개 가지고 있을 때, 하나의 쓰레드는 이미지를 비롯한 추가 데이터를 받기 위해 서버에 요청을 걸어서 blocked 상태가 된 후, 다른 쓰레드가 이미 받아 놓은 HTML 텍스트를 화면에 출력할 수 있다. 이러한 비동기식 입출력을 통해 응답성을 높일 수 있다.

 

자원 공유 (Resource Sharing)
하나의 프로세스 안에 CPU 수행 단위인 쓰레드를 두게 되면 code, data, resource 자원을 공유하여 효율적으로 자원 활용이 가능하다.

 

경제성 (Economy)

• 동일한 일을 수행하는 다중 쓰레드가 협력하여 높은 처리율(throughput)과 성능 향상을 얻을 수 있다.
• 새로운 프로세스 하나를 만드는 것 보다 기존의 프로세스에 쓰레드를 추가하는 것이 오버헤드가 훨씬 적다.
  • 프로세스의 Context Switching과 달리 캐시 메모리를 초기화할 필요가 없고 Code, Data, Resource 영역을 공유하므로 Stack 영역만 처리하면 되기 때문이다.

 

멀티 프로세서 아키텍처에서의 이용성 (Utilization of MP Architectures)

각각의 쓰레드가 서로 다른 CPU를 가지고 병렬적으로 작업을 진행해서 훨씬 효율적으로 작업을 수행할 수 있다.

 

단점

• 자원의 공유로 인한 동기화 문제가 발생할 수 있다.
• 디버깅이 까다롭다.

 

구현 방식

Kernel Threads

여러 개의 쓰레드가 있다는 사실을 운영체제가 알고 있어서 쓰레드 간의 CPU 교환을 커널이 CPU 스케줄링하듯이 관리한다.

 

• Windows 95, 98, NT
• Solaris
• Digital UNIX, Mack

 

User Threads

여러 개의 쓰레드가 있다는 사실을 운영체제가 모르는 상태에서 사용자 프로그램이 라이브러리의 지원을 받아 스스로 여러 개의 쓰레드를 관리한다. 커널이 쓰레드의 존재를 모르기 때문에 구현에 제약이 있을 수 있다.

 

• POSIX Pthreads
• Mach C-threads
• Solaris threads

 

Real-Time Threads

 

출처

http://www.kocw.or.kr/home/cview.do?mty=p&kemId=1046323

https://seungwoolog.tistory.com/37

https://reese-dev.netlify.app/OS/ban-05/

운영 체제와 정보 기술의 원리 - 반효경