[운영체제] 스레드 (Thread)

본 게시글은 KOCW 이화여자대학교 반효경 교수님의 <운영체제> 강의를 듣고 정리한 내용입니다.
게시글에 포함되는 이미지 자료는 <운영체제> 강의에 포함된 강의 자료입니다.

스레드(Thread)

스레드는 프로세스를 구성하는 실행 단위입니다. (lightweight process라고도 불립니다)

하나의 프로세스는 여러 개의 스레드를 가질 수 있으며(최소 하나는 가짐), 스레드를 이용하면 하나의 프로세스에서 여러 부분을 동시에 실행할 수 있습니다.

 

스레드의 구성

스레드의 구성

 

• Thread의 구성: CPU 수행과 관련된 정보(공유 하지 않는 부분)
  • Program Counter
  • Register set
  • Stack space
• Thread간 공유하는 영역 (= task)
  • 메모리 내 Code, Data 영역 (= 메모리 주소 공간)
  • OS resources

각 CPU 수행 단위마다 현재 register에 어떤 값을 넣고 program counter가 코드의 어떤 부분을 실행하고 있었는가를 별도로 유지하고 있습니다. 스레드 하나가 code 영역의 어느 부분을 실행하다가 함수 호출을 하게 되면 호출 및 리턴과 관련된 정보를 스택에 쌓게 되는데, CPU 수행 단위마다 이러한 정보를 담는 스택을 별도로 둡니다.

스레드의 장점

1. 빠른 응답성

다중 스레드로 구성된 task 구조에서는 하나의 스레드가 blocked(waiting) 상태인 동안에도 동일한 task 내의 다른 스레드가 실행(running)이 되어 빠른 처리가 가능해집니다. 이렇게 하나의 스레드가 어떤 작업을 수행 하는동안 다른 스레드가 별도의 작업을 함으로써 사용자에게 빠른 응답성을 제공할 수 있게 됩니다.

 

2. 다중 스레드를 통한 성능 향상

동일한 일을 수행하는 다중 스레드가 협력하여 높은 처리율과 성능 향상을 얻을 수 있습니다.

프로세스가 하나 만들어지면 독자적인 주소 공간이 만들어져야 하는데, 이는 메모리를 차지하는 것이기 때문에 같은 일을 하는 프로세스를 여러 개 띄워놓게 된다면 메모리 낭비가 심해지게 됩니다. 다중 스레드를 이용한다면 여러 프로세스를 생성하지 않을 수 있기 때문에 성능을 향상 시킬 수 있습니다.

 

3. 병렬성을 높일 수 있다.

CPU가 여러 개인 컴퓨터에서 스레드 사용 시 병렬성을 높일 수 있습니다.

스레드의 구현

• Kernel Threads
  • OS에서 지원하는 스레드
  • 스레드가 여러 개 있다는 것을 OS 커널이 알고 있기 때문에 CPU가 thread 사이에서 이동할 때도 OS가 개입함
• User Threads
  • 사용자 수준에서 스레드를 생성하는 것
  • 라이브러리를 통해 지원됨
  • OS 커널이 스레드가 여러 개 있다는 것을 모름
  • 유저 프로그램이 스스로 관리