1. 스레드의 개념
가. 개념
프로세스의 특성인 자원과 제어에서 제어만 분리한 실행 단위
프로세스 하나는 스레드 한 개 이상으로 나눌 수 있음.
프로세스의 직접 실행 정보를 제외한 나머지 프로세스 관리 정보 공유
다른 프로시저 호출, 다른 실행 기록(별도 스택 필요)
관련 자원과 함께 메모리 공유 가능하므로 손상된 데이터나 스레드의 이상 동작 고려
같은 프로세스의 스레드들은 동일한 주소 공간 공유
동일 프로세스의 여러 스레드는 코드 영역, 데이터 영역, 운영체제 자원(예: 열린 파일, 시그널)을 공유
프로세스가 다수의 제어 스레드를 가진다면, 프로세스는 동시에 하나 이상의 작업을 실행할 수 있음.
1) 경량 프로세스(LWP, Light Weight Process)
프로세스의 속성 중 일부가 들어있는 것
2) 중량 프로세스(HWP, Heavy Weight Process)
스레드 하나에 프로세스 하나인 전통적인 경우
https://ko.wikipedia.org/wiki/스레드_(컴퓨팅)
스레드 (컴퓨팅) - 위키백과, 우리 모두의 백과사전
위키백과, 우리 모두의 백과사전. 두 개의 스레드를 실행하고 있는 하나의 프로세스. 스레드(thread)는 어떠한 프로그램 내에서, 특히 프로세스 내에서 실행되는 흐름의 단위를 말한다. 일반적으
ko.wikipedia.org
나. 스레드 병렬 수행
프로세스 하나에 포함된 스레드들은 공동의 목적 달성을 위해 병렬 수행
프로세스가 하나인 서로 다른 프로세서에서 프로그램의 다른 부분 동시 실행
다. 스레드 병렬 수행의 이점
사용자 응답성 증가
프로세스의 자원과 메모리 공유 가능
경제성 좋음
다중 처리(멀티 프로세싱)로 성능과 효율 향상
2. 단일 스레드와 다중 스레드
가. 단일 스레드
프로세스 하나에 스레드 하나가 실행되는 전통적인 방식으로 스레드의 개념이 불확실함.
나. 다중 스레드
프로그램 하나를 여러 실행 단위로 쪼개어 실행한다는 측면에서 다중 처리(다중 프로세싱)와 의미가 비슷함.
스레드 별로 실행 환경 정보가 따로 있지만 서로 많이 공유하므로, 프로세스보다 동일한 프로세스의 스레드에 프로세서를 할당하거나 스레드 간의 문맥 교환이 훨씬 경제적임.
다. 스레드 이용 예제
현대 운영체제의 대다수 소프트웨어 패키지는 다중 스레드를 지원함
웹 브라우저의 스레드 이용(이미지와 텍스트를 표시하는 스레드 + 네트워크로부터 데이터를 받아오는 스레드)
워드 프로세서의 스레드 이용(그래프를 표시하는 스레드 + 스펠링, 문법 검사를 수행하는 스레드)
1) 단일 스레드 웹 서버
한 클라이언트 요청에 대한 서비스를 완료할 때까지 다른 클라이언트 요청에 대한 서비스를 기다려야 함.
2) 다중 프로세스 웹 서버
스레드가 일반화 되기 전에 사용되었으며, 새로운 프로세스를 생성하여 추가적인 클라이언트 요청을 처리함.
3) 다중 스레드 웹 서버
프로세스에 비해 오버헤드가 작은 스레드를 생성하여 여러 클라이언트에 대해 동시에 서비스함.
4) 많은 운영체제 커널들이 현재 다중 스레드 기반
여러 스레드들이 커널 내에서 동작함.
각 스레드는 장치를 관리하거나 인터럽트를 처리하는 등 특정 작업을 수행함.
라. 다중 스레드 프로그램의 장점
1) 반응성(Responsiveness)
상호작용 응용의 다중 스레딩은 하나의 스레드가 일시 봉쇄(Blocking)되어도 다른 스레드는 수행을 계속하게 함.
사용자 응답성 증가
2) 자원공유(Resource Sharing)
하나의 프로세스에 속한 여러 스레드는 메모리 등의 자원을 공유
3) 경제성(Economy)
스레드는 자신이 속한 프로세스의 자원들을 공유하기 때문에 스레드를 생성하고 문맥을 교환하는 것이 보다 더 경제적임.
4) 확장성(Scalability) - 다중 프로세서 구조의 활용
다중 프로세서(다중 코어) 시스템에서 스레드는 서로 다른 프로세서(코어)에서 병렬로 실행될 수 있음.
마. 다중 스레드 모델
1) 사용자 스레드(User thread)
사용자 수준(User level)에서 지원
사용자 스레드는 프로그래머에게는 보이나 커널에게는 알려지지 않는 스레드
커널의 개입이 필요하지 않기 때문에 커널 스레드보다 더 빨리 생성되고 관리할 수 있음.
사용자 레벨 스레드 라이브러리에 의해 스레드 관리가 이루어짐.
커널 위에서 동작하므로 커널의 지원 없이 관리됨.
기본 스레드 라이브러리(POSIX Pthreads, Win32 threads, Java threads)
2) 커널 스레드(Kernel thread)
커널 수준(Kernel level)에서 지원
운영체제 커널은 커널 수준에서 스레드를 지원하고 관리
커널 스레드(Windows XP/2000, Solaris, Linux, Tru64 UNIX, Mac OS X)
3) 사용자 스레드와 커널 스레드 사이의 관계
다대일 모델
여러 사용자 스레드들이 하나의 커널 스레드에 매핑됨.
일대일 모델
하나의 사용자 스레드는 하나의 커널 스레드에 매핑됨.
다대다 모델
여러 사용자 스레드가 여러 커널 스레드와 매핑됨.
3. 스레드의 상태변화
가. 스레드의 상태변화
프로세서 함께 사용, 항상 하나만 실행
한 프로세스에 있는 스레드는 순차적 실행, 해당 스레드의 정보 저장레지스터, 스택
프로세스 생성하면 해당 프로세스의 스레드도 함께 생성됨.
프로세스의 생성과 종료보다는 오버헤드 훨씬 적음
스레드 한 개가 대기 상태로 변환 시 전체 프로세스 대기 상태로 변환하지 않음.
실행 상태의 스레드가 대기 상태가 되면 다른 스레드 실행 가능(서로 독립적이지 않음.)
프로세스 하나에 있는 전체 스레드는 프로세스의 모든 주소에 접근 가능하여 스레드 한 개가 다른 스레드의 스택 읽기나 덮어쓰기 가능
프로세스는 여러 사용자가 생성하여 서로 경쟁적으로 자원 요구하고 서로 다른 관계를 유지해야 하지만, 스레드는 사용자 한 명이 여러 스레드로 개인 프로세스 하나 소유
나. 스레드 제어 블록(TCB)
정보 저장(실행상태, 스케줄링 정보, 계정 정보)
프로세스 제어 블록은 스레드 제어 블록의 리스트
스레드 간에 보호하지 않음
