프로세스와 스레드의 차이

프로세스

운영체제로부터 자원을 할당받은 작업의 단위. 실행되고 있는 컴퓨터 프로그램

스레드

프로세스가 할당받은 자원을 이용하는 실행 흐름의 단위. 프로세스의 코드에 정의된 절차에 따라 실행되는 특정한 수행 경로

 

1. 프로그램 -> 프로세스

프로그램이란, 파일이 저장 장치에 저장되어 있지만 메모리에는 올라가 있지 않은 정적인 상태를 말한다.

프로그램을 실행하는 순간 해당 파일은 컴퓨터 메모리에 올라가게 되고, 이 상태를 동적(動的)인 상태라고 하며 이 상태의 프로그램을 프로세스라고 한다. 

2. 프로세스 -> 스레드  

한 프로그램을 처리하기 위한 프로세스를 여러 개 만들 수는 없다. 운영체제는 안전성을 위해서 프로세스마다 자신에게 할당된 메모리 내의 정보에만 접근할 수 있도록 제약을 두고 있고, 이를 벗어나는 정보에 접근하려면 오류가 발생한다. 따라서 프로세스와는 다른, 더 작은 실행 단위 개념이 필요하게 되었고, 이 개념이 스레드다. 

 

 

3. 프로세스와 스레드의 작동방식 

프로그램을 실행시켜서 프로세스가 메모리에 올라갈 때 운영체제로부터 시스템 자원을 할당 받는다.

이 때 운영체제는 프로세스마다 각각 독립된 메모리 영역을, Code/Data/Stack/Heap의 형식으로 할당해 준다. 각각 독립된 메모리 영역을 할당해 주기 때문에 프로세스는 다른 프로세스의 변수나 자료에 접근할 수 없다.

이와 다르게 스레드는 메모리를 서로 공유할 수 있다. 프로세스가 할당받은 메모리 영역 내에서 Stack 형식으로 할당된 메모리 영역은 따로 할당받고, 나머지 Code/Data/Heap 형식으로 할당된 메모리 영역을 공유한다. 따라서 각각의 스레드는 별도의 스택을 가지고 있지만 힙 메모리는 서로 읽고 쓸 수 있게 된다.

• Thread: 개별 stack 메모리영역 할당
• 공유자원: Code/Data/Heap 형식으로 할당된 메모리영역 공유 

즉, 하나의 프로세스에서 오류가 발생해도 다른 프로세스는 영향을 받지 않지만, 스레드는 Code/Data/Heap 메모리 영역을 공유하기 때문에 어떤 스레드 하나에서 오류가 발생하면 같은 프로세스 내의 다른 모든 스레드가 강제로 종료된다. 

그렇다면 왜 이런 방식으로 메모리를 공유할까?

스레드는 본문 맨 위에서 "흐름의 단위"라고 말했는데, 정확히는 CPU 입장에서의 최소 작업 단위가 된다. CPU는 작업을 처리할 때 스레드를 최소 단위로 삼고 작업을 한다. 반면 운영체제는 이렇게 작은 단위까지 직접 작업하지 않기 때문에 운영체제 관점에서는 프로세스가 최소 작업 단위가 된다.
여기서 중요한 점은 하나의 프로세스는 하나 이상의 스레드를 가진다는 점이다. 따라서 운영체제 관점에서는 프로세스가 최소 작업 단위인데, 이 때문에 같은 프로세스 소속의 스레드끼리 메모리를 공유하지 않을 수 없다.

 

참고문헌

By I, Cburnett, CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=2233446
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한국정보통신기술협회 IT 정보통신용어대사전

개발장 velog 프로세스와 스레드의 차이