프로세스 3 - 스레드 개념과 활용, 멀티 프로세스

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1. 스레드

스레드는 프로세스의 실행 단위다.

스택, 스레드 ID, 프로그램 카운터, 레지스터 집합으로 구성된다.

같은 프로세스 안의 다른 스레드와는 코드 섹션, 데이터 섹션, 힙 섹션, 운영체제 자원 등을 공유한다.

대신 스레드마다는 다음과 같은 특징을 가진다:

• 별도의 스택을 가진다. 스택은 함수 호출 시 인자, 되돌아갈 주소값, 지역 변수 등을 저장하는 공간인데, 각 스레드가 독립적으로 함수를 호출하려면 스택 공간도 따로 둬야 하기 때문이다.
• 별도의 PC, 레지스터 집합을 가진다. 각각의 실행 위치와 명령어 수행 중 임시 값을 스레드별로 따로 관리해야기 떄문이다.

정리하자면, 힙·데이터·코드는 공유 영역, 스택·PC·레지스터는 스레드별 개별 영역이다.

다중 스레드를 가진 프로세스의 PCB를 보면, process state/PID/memory limits/open files 같은 항목은 프로세스 전체가 공유하지만, PC와 레지스터 집합은 스레드 1/2/3마다 각각 따로 기록된다. 

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멀티 스레딩 장단점

장점

• 응답성 향상: 한 스레드가 Blocked여도 다른 스레드는 계속 실행 가능
• 자원 공유: 같은 프로세스의 메모리를 공유하니까 통신 비용이 없어서 프로세스 간 통신보다 빠름
• 비용 절감: 생성/관리 비용, 문맥 전환 비용이 프로세스보다 낮음
• 병렬 처리: 멀티코어 CPU에서 여러 스레드를 동시에 실행해 성능 향상

단점

• 스레드 간에는 공유 자원이 있기 때문에, 같은 자원에 동시 접근하면서 문제(레이스 컨디션 등)가 생길 수 있음 → 이게 나중에 나올 Critical Section(임계 구역) 문제와 연결됨
• 응답성은 좋아지지만, 한 스레드에서 치명적 오류가 나면 전체 프로세스에 영향을 줌 → 멀티 프로세스보다 안정성은 낮음

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2. 멀티 프로세스

하나의 프로그램을 여러 개의 프로세스로 나누어 동시에 실행하는 구조. 각 프로세스는 독립된 주소 공간과 자원을 가져서 서로 간섭하지 않는다. 대표 예시가 크롬 브라우저의 탭 구조 (탭 하나가 죽어도 다른 탭은 멀쩡한 이유).

장점

• 안정성 높음: 한 프로세스가 비정상 종료되어도 다른 프로세스엔 영향 없음
• 병렬 처리 가능: 멀티코어 CPU에서 여러 프로세스가 동시에 실행
• 보안성 향상: 주소 공간이 분리되어 있어 침범이 어려움

단점

• 메모리 낭비: 각 프로세스가 독립된 주소 공간을 가지므로 중복된 코드·데이터 존재
• 문맥 교환 비용 증가: 프로세스 간 전환 시 PCB 저장·복원 필요
• 통신 복잡성 증가: 프로세스 간 데이터를 주고받으려면 IPC(Inter-Process Communication) 필요
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3. 멀티 프로세스 vs 멀티 스레드 비교

구분	멀티 프로세스	멀티 스레드
주소 공간	완전 분리	동일한 주소 공간 공유
통신 방법	IPC 필요	전역 변수, 힙 공유로 간단
안정성	한 프로세스 오류 시 다른 프로세스 영향 없음	한 스레드 오류 시 전체 프로세스 종료 가능
성능	문맥 교환 오버헤드 큼	전환 빠름
사용 예시	브라우저, 서버	애플리케이션 내부 동시 작업 처리

결국 "안정성이냐 vs 효율성(비용)이냐"의 트레이드오프다.

독립성이 필요하면 멀티 프로세스, 가볍고 빠른 협업이 필요하면 멀티 스레드를 쓰게 되는 구조를 택하면 된다.

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정리

스레드는 프로세스 안에서 코드·데이터·힙은 공유하고 스택·PC·레지스터만 따로 갖는 실행 단위다. 멀티 스레드는 가볍고 빠르지만 자원을 공유해서 안정성이 떨어지고, 멀티 프로세스는 무겁지만 서로 완전히 독립적이라 안정적이다.

 

프로세스 끝.. !😂