최근 고려대학교 인공지능학과 대학원 면접에서 가볍게 이 질문을 물어봤다. 가벼운 질문이였지만 생각보다 말로 풀어서 설명하려니 자연스럽지 못했던 기억이 있다. 이번기회에 간단하게 정리하고자 한다.
컴퓨터 공학 분야에서는 많은 기술적인 용어와 개념들이 존재한다. 이 중에서도 특히 ‘프로세스’와 ‘스레드’는 운영 체제와 다중 프로그래밍 환경에서 꼭 알아야 할 핵심 개념 중 하나이다. 그러나 이 두 용어를 정확하게 이해하지 못하는 경우도 많으며, 때로는 그 차이점을 구분하기 어려워 할 때가 있다.
컴퓨터가 여러 작업을 동시에 처리하는 방식을 이해하기 위해서는 프로세스와 스레드의 개념을 알아야 한다. 또한, 이 두 개념은 우리가 사용하는 다양한 애플리케이션의 성능과 효율성에 큰 영향을 미친다. 예를 들면, 복잡한 그래픽 작업을 처리하는 프로그램이나 실시간으로 데이터를 처리해야 하는 서버 애플리케이션 등에서 이 두 개념의 이해는 필수적이다.
하지만, 프로세스와 스레드가 무엇인지, 그리고 그 차이점이 무엇인지를 이해하려면 그 기초적인 메커니즘부터 파악해야 한다. 이를 통해 우리는 컴퓨터가 어떻게 여러 작업을 동시에 처리하는지, 그리고 각 작업이 어떻게 자원을 활용하는지에 대한 깊은 이해를 얻을 수 있다.
1. Process의 정의와 특징
정의
- 프로세스는 실행 중인 프로그램으로, 시스템 자원(CPU, 메모리, 디스크 등)과 관련된 정보를 포함하는 독립적인 인스턴스이다. 각 프로세스는 고유한 주소 공간, 데이터 스택, 그리고 다언어 관련된 시스템 자원들을 가지고 있습니다.
특징
- 독립성: 각 프로세스는 독립된 메모리 영역을 할당받아서 실행됩니다. 이로 인해 한 프로세스에서 발생한 오류가 다른 프로세스에 영향을 주지 않습니다.
- 자원 할당: 프로세스는 생성될 때 필요한 자원을 할당받아 실행됩니다.
- 프로세스 간 통신: 프로세스는 IPC(Inter-Process Communication) 방법을 통해 서로 통신합니다.
2. Thread의 정의와 특징
정의
- 스레드는 프로세스 내에서 실행되는 하나의 실행 흐름입니다. 스레드는 해당 프로세스의 메모리와 자원을 공유합니다.
특징
- 경량성: 스레드는 프로세스에 비해 생성 및 관리 비용이 낮습니다.
- 자원 공유: 스레드 간에는 코드, 데이터, 힙 영역을 공유하며, 독립적인 스택을 가지고 있습니다.
- 빠른 컨텍스트 스위칭: 스레드 간의 컨텍스트 스위칭은 프로세스 간보다 빠르고 효율적입니다.
3. Process와 Thread의 주요 차이점
- 메모리 영역: 프로세스는 독립된 메모리 영역을 가지지만, 스레드는 프로세스 내에서 메모리를 공유합니다.
- 자원 할당: 프로세스는 OS로부터 직접 자원을 할당받습니다. 반면, 스레드는 프로세스 내의 자원을 공유합니다.
- 통신방식: 프로세스 간의 통신은 복잡하고 시간이 많이 걸립니다. 반면에 스레드는 메모리를 공유하기 때문에 서로간의 통신이 비교적 빠르고 쉽다.
- 생성 및 종료 비용: 프로세스를 생성하거나 종료하는데는 비용이 더 많이 듭니다. 스레드는 더 빠르고 비용이 적게 듭니다.
- 독립성: 프로세스는 독립적이다. 프로세스의 실패는 다른 프로세스에 영향을 주지 않는다. 하지만 스레드의 실패는 같은 프로세스에 속해있는 다른 스레드에 영향을 줄 수 있다.
- 프로세스는 복잡한 계산이 필요한 어플리케이션에 적합하다. 스레드는 빠른 응답이 필요한 프로그램이나 애플리케이션에 적합하다.