[CS] 프로세스(Process)와 스레드(Thread)

프로세스와 스레드는 운영체제에서 작업을 관리하는 기본 단위로, 각각 다른 특성과 역할을 가지고 있다.

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프로세스(Process)

프로세스는 컴퓨터에서 실행 중인 프로그램의 인스턴스다. 운영체제로부터 자원을 할당받은 작업의 단위로 정의되며, 각 프로세스는 독립적인 메모리 공간을 가지고 있고, 다른 프로세스와 메모리를 직접적으로 공유하지 않는다.

프로세스의 특징:

• 독립된 메모리 공간(Code, Data, Stack, Heap)을 할당받음
• 다른 프로세스의 메모리에 직접 접근할 수 없음
• 프로세스 간 통신(IPC)을 위해 파이프, 소켓, 공유 메모리 등의 방법이 필요함
• 새로운 프로세스 생성 시 운영체제가 자원을 새로 할당하므로 오버헤드가 큼

예시:

크롬의 탭 하나하나가 독립된 프로세스로 실행되어, 하나의 탭이 오류를 일으켜도 전체 브라우저가 죽지 않는다.

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스레드(Thread)

스레드는 프로세스 내에서 실행되는 작업의 흐름 단위다. 프로세스가 할당받은 자원을 이용하는 실행 흐름의 단위로, 하나의 프로세스는 하나 이상의 스레드를 가질 수 있다.

스레드의 특징:

• 같은 프로세스 내의 스레드들은 Code, Data, Heap 영역을 공유함
• 각 스레드는 독립적인 Stack 영역만 따로 할당받음
• 스레드 간 통신이 간단하고 빠름(공유 메모리 사용)
• 스레드 생성은 프로세스 생성보다 오버헤드가 적음

예시:

웹 서버가 요청을 처리할 때, 각 요청을 독립적인 스레드로 처리하여 병렬성을 높임

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프로세스와 스레드의 차이점

항목	프로세스(Process)	스레드(Thread)
메모리	독립적인 메모리 공간	스택을 제외한 메모리 영역 공유
자원 할당	운영체제로부터 직접 자원 할당	프로세스의 자원 공유
실행 속도	프로세스 간 전환 비용이 큼	스레드 간 전환이 빠름
통신 방법	IPC 필요(복잡)	공유 메모리 사용(간단)
안정성	한 프로세스의 문제가 다른 프로세스에 영향 없음	한 스레드의 문제가 전체 프로세스에 영향
오버헤드	생성 및 컨텍스트 스위칭 비용이 큼	생성 및 컨텍스트 스위칭 비용이 적음

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멀티프로세스와 멀티스레드

멀티프로세스

여러 개의 프로세스를 사용하여 병렬로 작업을 처리하는 방법이다. 각 프로세스는 독립적인 메모리 공간을 가지고 있어 안정성이 높지만, 프로세스 간 통신이 복잡하고 비용이 많이 든다.

멀티스레드

하나의 프로세스 내에서 여러 스레드를 사용하여 병렬로 작업을 처리하는 방법이다. 스레드 간 통신이 쉽고 빠르지만, 공유 메모리를 사용하므로 동기화 문제가 발생할 수 있다.

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멀티스레드의 장점:

• 메모리 낭비를 줄일 수 있음(자원 공유)
• 통신 부담이 적어 응답속도가 빠름

멀티스레드의 단점:

• 동기화 문제에 대응해야 함
• 한 스레드에 문제가 발생하면 전체 프로세스가 중단될 수 있음
• 스레드의 스케줄링은 운영체제가 처리하지 못함