OS 3-2. Process 2

반효경 교수님 <운영체제 수업(2014)>을 듣고 정리한 내용입니다.

Thread

thread란 프로세스의 실행 단위 / CPU 수행 단위이다.

동일한 작업을 하는 프로세스가 여러 개 인 경우 프로세스의 Address space는 하나만 생성하고 여러 개의 thread를 둠으로써 메모리의 낭비를 줄이고 프로세스마다 다른 부분의 코드를 실행할 수 있다. (lightweight process)

thread는 다음의 CPU 수행 정보들로 구성되어 있으며

• program counter(PC)
• register set
• stack space

thread 끼리는

• Address space의 data, code 영역을 공유하되 stack은 별도로 할당받는다.
• PCB에서는 program counter(PC)와 register set을 제외한 프로세스 관련 정보 및 자원들을 모두 공유한다.

thread들이 공유하는 부분 (code section, data section, OS resources)을 task라고 한다.

thread의 장점

1. Responsiveness

다중 스레드로 구성된 태스크 구조에서는 하나의 서버 스레드가 blocked(waiting) 상태인 동안에도 동일한 태스크 내의 다른 스레스가 실행(running)되어 빠른 처리를 할 수 있다.

예를들어 웹브라우저(프로그램)이 스레드를 여러 개 가지고 있다면 하나의 스레드가 이미지를 비롯한 추가 데이터를 받기 위해 서버에 요청을 걸어놓고 blocked 상태가 됐을 때 다른 스레드가 이미 받아놓은 HTML 텍스트를 우선적으로 화면에 출력할 수 있다. 이러한 비동기식 입출력을 통해 사용자의 답답함을 줄이고 응답성을 높일 수 있다.

2. Resource Sharing

하나의 프로세스 안에 CPU 수행 단위(스레드)를 둬서 code, data, resource 자원을 공유함으로써 보다 효율적으로 자원을 활용할 수 있다.

3. Economy

동일한 일을 수행하는 다중 스레드가 협력하여 높은 처리율(throughput)과 성능 향상을 얻을 수 있다.

• 새로운 프로세스 하나를 만드는 것 보다 기존의 프로세스에 스레드를 추가하는 것이 overhead가 훨씬 적다.
• CPU switch 역시 프로세스 단위로 교환이 일어나는 것 보다 프로세스 안에서 스레드 끼리 교환이 일어나는게 overhead가 적다.
• Solaris의 경우 위 두 가지 overhead가 각각 30배, 5배

4. Utilization of MP Architectures

1 ~ 3번이 CPU가 1개인 경우인데 반해 4번은 CPU가 여러 개 인 경우이다.

각각의 스레드가 서로 다른 CPU를 가지고 병렬적으로 작업을 진행해서 훨씬 효율적으로 작업을 수행할 수 있다.

thread의 실행

스레드는 실행 방법에 따라 다음의 두 가지 타입으로 나눌 수 있다.

• Kernel Thread ─ 운영체제가 스레드가 여러 개인 것을 알고 있어서 스레드간의 CPU 교환을 ‘커널이’ CPU 스케줄링을 하듯이 관리한다.
• User Thread ─ 운영체제는 스레드가 여러 개인 것을 모르는 상태에서 사용자 프로그램이 라이브러리의 지원을 받아 스스로 여러 개의 스레드들을 관리한다. 커널이 스레드의 존재를 모르기 때문에 구현에 제약이 있을 수 있다.

(그밖에 real-time 스레드들도 존재한다.)