DAY 4 스레드의 개념

 

스레드의 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

 

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경량 프로세스 LWP (Light Weight Process)

; = 스레드

; 프로세스 속성 중 일부가 들어 있는 것

 

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중량 프로세스 HWP (Heavy Weight Process)

; 스레드 하나에 프로세스 하나인 전통적인 경우

 

 

**같은 프로세스의 스레드들은 동일한 주소 공간 공유

**동일 프로세스의 여러 스레드는 코드 영역, 데이터 영역, 운영체제 자원을 공유

ex) 열린 파일, 시그널

** 프로세스가 다수의 제어 스레드를 가진다면, 프로세스는 동시에 하나 이상의 작업을 실행할 수 있음

 

 

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스레드 병렬 수행

; 프로세스 하나에 포함된 스레드들은 공동의 목적 달성을 위해 병렬 수행

; 프로세스가 하나인 서로 다른 프로세서에서 프로그램의 다른 부분 동시 실행

 

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스레드 병렬 수행의 이점

 

- 사용자 응답성 증가

- 프로세스의 자원과 메모리 공유 가능

- 경제성 좋음

- 다중 처리(멀티 프로세싱)로 성능과 효율 향상

 

 

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단일스레드

; 프로세스 하나에 스레드 하나가 실행되는 전통적인 방식으로

스레드의 개념이 불확실함

 

ex) DOS

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다중스레드

; 프로그램 하나를 여러 실행 단위로 쪼개어 실행한다는 측면에서

다중 처리 (다중 프로세싱)와 의미가 비슷함

 

** 스레드별로 실행 환경 정보가 따로 있지만, 서로 많이 공유하므로,

프로세스보다 동일한 프로세스의 스레드에 프로세서를 할당하거나

스레드 간의 문맥 교환이 훨씬 경제적임

 

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스레드 이용 예제

 

; 현재 운영체제의 대다수 소프트웨어 패키지는 다중 스레드를 지원함

 

; 웹 브라우저의 스레드 이용

- 이미지와 텍스트를 표시(display)하는 스레드 1개

- 네트워크로부터 데이터를 읽어내는 스레드 1개

 

; 워드 프로세서의 스레드 이용 예

- 그래프를 표세(display)하는 스레드 1개

- 스펠링, 문법 검사를 수행하는 스레드 1개

 

 

++ 웹 서버

; 단일 스레드 웹 서버

- 한 클라이언트 요청에 대한 서비스를 완료할 때까지

다른 클라이언트 요청에 대한 서비스를 기다려야 함

 

; 다중 프로세스 웹 서버

-스레드가 일반화되기 전에 사용되엇으며, 새로운 프로세스를

생성하여 추가적인 클라이언트 요청을 처리함

 

; 다중 스레드 웹 서버

- 프로세스에 비해 오버헬드가 작은 스레드를 생성하여

여러 클라이언트에 대해 동시에 서비스 함

- 여러 스레드들이 커널 내에서 동작함

- 각 스레드는 장치를 관리하거나 인터럽트를 처리하는 등 특정 작업을 수행함

 

 

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다중스레드 프로그램의 장점

 

; 반응성(Responsiveness)

- 상호작용 응용의 다중 스레딩은 하나의 스레드가 일시 봉쇄(blocking)되어도

다른 스레드는 수행을 계속하게 함 -> 사용자 응답성 증가

 

; 자원공유(Resource Sharing)

- 하나의 프로세스에 속한 여러 스레드는 메모리 등의 자원을 공유

 

; 경제성 (Economy)

- 스레드는 자신이 속한 프로세스의 자원들을 공유하기 때문에

스레드를 생성하고 문맥을 교환하는 것이 보다 더 경제적임

 

; 확장성(Scalability) ~ 다중 프로세서 구조의 활용

- 다중 프로세서 (다중 코어) 시스템에서 스레드는

서로 다른 플세서(코어)에서 병렬로 실행될 수 있음

 

 

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다중 스레드 모델

 

; 사용자 스레드 (User thread)

- 사용자 레벨 스레드 라이브러리에 의해 이루어짐

- 커널 위(Above)에서 동작하므로, 커널의 지원 없이 관리됨

ex) POSIX Pthreads , Win32 threads, Java threads

 

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; 커널 스레드 (Kernel thread)

- 운영체제 커널에 의해 직접 지원받고 관리됨

ex) Windows XP/2000, Solaris, Linux, Tru64 Unix, Mac OS X

 

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**운영체제 커널은 커널 수준에서 스레드를 지원하고 관리함

**사용자 스레드는 프로그래머에게는 보이나 커널에게는 알려지지않은 스레드임

** 일반적으로 사용자 스레드는 커널의 개입이 필요 없기 때문에, 커널 스레드보다 더 빨리 생성하고 관리할 수 있음.

 

 

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사용자 스레드들과 커널스레드들 사이의 관계

 

다대일 (Many-to-One) 모델

; 여러 사용자 스레드들이 하나의 커널 스레드에 매핑됨

; 한번에 하나의 스레드만이 커널에 접근할 수 있기 떄문에,

다중 스레드가 다중 프로세서에서 돌아도 병렬로 작동할 수 없음

ex) Solaris 스레드 라이브러리, GNU Portable 스레드

 

 

일대일 (One-to-One) 모델

; 하나의 사용자 스레드는 하나의 커널 스레드에 매핑됨

; 다대일 모델보다 더 많은 병렬성을 제공함

 

 

다대다 (Many-to-Many) 모델

; 여러 사용자 스레드가 여러 커널 스레드와 매핑됨

ex) Solaris 9 이전 버전, ThreadFiber 패키지를 가진 Windows NT/2000

 

 

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스레드의 상태변화

 

; 프로세서와 함꼐 사용, 항상 하나만 실행

 

; 한 프로세스에 있는 스레드는 순차적 실행, 해당 스레드의 정보 저장레지스터, 스택)

 

; 프로세스의 생성과 종료보다는 오버헤드가 훨씬 적음

 

; 실행 상태의 스레드가 대기 상태가 되면, 다른 스레드 실행가능 (서로 독립적이지 않음)

 

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스레드 제어 블록(=TCB)

; 정보 저장

; 프로세스 제어 블록은 스레드 제어 블록의 리스트

; 스레드 간에 보호 하지 않음

 

**TCB의 내용

; 실행 상태

- 프로세서 레지스터, 프로그램 카운터, 스택 포인터

 

; 스케쥴링 정보

- 상태(실행, 준비, 대기), 우선순위, 프로세서 시간

 

;계정 정보

 

 

 

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Question

프로세스와 스레드의 차이점은?

 

프로세스는 실행 중인 프로그램으로 리소스와 스레드로 구성되어 있다.

그리고 프로세스는 하나 이상의 스레드를 가지고 있다. 스레드는 경량화된 프로세스로서

프로세스 내에서 실제 작업을 수행하고 있습니다.