[운영체제] Thread

Thread

프로세스 중에서 CPU 수행 단위를 나타낸다.

 

프로세스가 만들어지면 각각의 메모리 주소 공간이 생성되고, 운영체제가 이 프로세스 하나를 관리하기 위해서 PCB가 생성된다.

이때 동일한 프로세스가 동작을 할 때 각각의 프로세스를 생성하여 메모리에 올라가면 공간 낭비가 될 것이다. 이를 해결하기 위해 Thread를 둔다.

 

동일한 프로그램을 실행하더라도 하나의 프로세스만 생성된다. 각각의 프로그램은 서로 다른 부분의 code를 실행하게 되는데, 프로세스에서 CPU 수행과 관련된 부분만 별도로 관리하기 위해 Thread를 사용한다.

그 외의 부분들은 단일 프로세스로 공유하는 구조로 동작한다.

 

Thread의 장점

• 한 프로세스에서 다른 프로세스로 넘어가는 문맥 교환은 context를 저장하고 복원하는 과정으로 인해서 오버헤드가 많은 작업이다.
• → 동일한 프로세스 안에서 한 Thread에서 다른 Thread에게 CPU가 넘어가는 것은 문맥 교환과 같은 값비싼 오버헤드가 필요없기 때문에 효율적으로 수행할 수 있다.
• 동일한 일을 수행하는 다중 스레드가 협력하여 높은 처리율(throughtput)과 성능 향상을 얻을 수 있다. → 공유 자원 사용으로 메모리 낭비를 줄일 수 있다.
• 스레드를 사용하면 병렬성을 높일 수 있다. → 여러 개의 스레드를 사용하면 각각의 CPU를 사용할 수 있고, 속도가 빨라진다.

 

Benefits of Threads

Responsiveness (빠른 응답성)

• 다중 Thread로 구성된 task 구조에서는 하나의 서버 스레드가 Blocked(waiting) 상태인 동안에도 동일한 task 내의 다른 스레드가 Running되어 빠른 처리를 할 수 있다.

 

Resource Sharing (자원 공유)

• 동을 프로세스 안에 있는 스레드들끼리는 CPU 수행과 관련된 정보를 제외하고는 모든 자원을 공유한다.

 

Economy

• creating & CPU switching thread (rather than a process)
• Solaris의 경우 위 두 가지 오버헤드가 각각 30배, 5배

 

Utilization of MP Architectures

• 멀티 프로세스 환경에서 여러 스레드를 통해 병렬적으로 작업을 수행시키면 빠른 연산 수행이 가능하다.

 

Thread의 구성

스레드는 CPU의 수행 단위이기 때문에 Program Counter나 register를 스레드마다 별도로 가지고 있어야 한다.

함수 호출과 관련된 메모리 주소 공간의 stack 부분만 별도로 가지고 있게 된다.

그 외 모든 것들은 동일 프로세스 안에 있는 스레드끼리 공유한다.

• Program Counter
• register set
• stack space

 

Thread가 동료 Thread와 공유하는 부분 (stack)

• code section
• data section
• OS resource

 

Implementation of Threads (스레드의 구현)

Kernel Threads

• Some ar supported by kernel
• 운영체제의 커널이 직접 지원해주는 스레드를 사용
• 운영체제가 스레드의 존재를 알고 있는 상태에서 구현하는 것으로, 서로 다른 스레드가 운영체제에게는 서로 다른 프로세스처럼 보인다. 운영체제가 CPU 스케줄링할 때 한 프로세스에서 다른 프로세스로 CPU를 넘기는 수행하는 것을 의미한다.

 

User Threads

• Others ar supported by library
• 사용자 프로그램 단에서 스레드를 관리
• 멀티 스레드 기반의 사용자 프로그램은 운영체제가 보기에는 스레드가 없는 프로세스처럼 보기 때문에, 이런 상황에서는 사용자 프로그램인 프로세스에게 CPU를 넘겨주게 된다.
• 스레드가 빠른 처리가 가능하므로 real-time과 관련한 스레드에 사용되기도 한다.

 

강의 출처

http://www.kocw.net/home/search/kemView.do?kemId=1226304

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