멀티태스킹과 멀티쓰레딩의 차이 - 프로세스와 쓰레드

 

| 프로세스와 쓰레드

  프로세스(process)란 간단히 말해서 실행중인 프로그램이다. 프로그램을 실행하면 OS로부터 실행에 필요한 자원(메모리)를 할당받아 프로세스가 된다.

  프로세스는 프로그램을 수행하는 데 필요한 데이터와 메모리 등의 자원 그리고 쓰레드로 구성되어 있다. 이 때 프로세스의 자원을 이용해서 실제로 작업을 수행하는 것이 쓰레드이다. 

  그래서 모든 프로세스에서는 최소한 하나 이상의 쓰레드가 존재하며, 둘 이상의 쓰레드를 가진 프로세스를 멀티스레드 프로세스라고 한다. 프로세스가 하나의 공장이라면 쓰레드는 공장 내부의 노동자이다.

 

프로그램과 실제 작업중인 프로세스

 

| 멀티태스킹과 멀티쓰레딩

 현재 우리가 사용하고 있는 윈도우나 유닉스를 포함한 대부분의 OS는 멀티태스킹(multitasking, 다중작업)을 지원하기 때문에 여러 개의 프로세스가 동시에 실행될 수 있다. 

 이와 마찬가지로 멀티쓰레딩은 하나의 프로세스 내에서 여러 쓰레드가 동시에 작업을 수행하는 것이다. CPU의 코어(core)가 한 번에 단 하나의 작업만 수행할 수 있으므로 실제로 동시에 처리되는 작업의 개수는 코어의 개수와 일치한다. 그러나 대체로 처리해야하는 쓰레드의 수는 코어의 개수보다 많기 때문에 각 코어가 아주 짧은 시간동안 여러 작업을 번갈아 가며 수행함으로써 여러 작업들이 모두 동시에 수행되는 것처럼 보이게 한다(시분할).

 

**코어 : 프로그램의 명령을 읽고 수행하는 독립적인 처리장치

 

| 멀티쓰레딩의 장단점

1) 장점

• CPU의 사용률을 향상시킨다.
• 자원을 보다 효율적으로 사용할 수 있다.
• 사용자에 대한 응답성이 향상된다.
• 작업이 분리되어 코드가 간결해진다.

  메신저로 채팅하면서 파일을 다운로드 받거나 음성대화를 나눌 수 있는 것이 가능한 이유가 바로 멀티쓰레드로 작성되어 있기 때문이다. 여러 사용자에게 서비스를 해주는 서버 프로그램의 경우 멀티쓰레드로 작성하는 것은 필수적이어서 하나의 서버 프로세스가 여러개의 쓰레드를 생성해서 쓰레드와 사용자의 요청이 일대일로 처리되도록 프로그래밍해야한다.

  만일 싱글쓰레드로 서버 플로그램을 작성한다면 사용자의 요청 마다 새로운 프로세스를 생성해야하는데 프로세스를 생성하는 것은 쓰레드를 생성하는 것에 비해 더 많은 시관과 메모리 공간이 필요하기 때문에 많은 수의 사용자 요청을 서비스하기 어렵다.

(쓰레드를 가벼운 프로세스라고 부르기도 한다.)

 

 

2) 단점

멀티쓰레드 프로세스는 여러 쓰레가 같은 프로세스 내에서 자원을 공유하면서 작업을 하기 때문에 발생할 수 있는 동기화와 교착상태와 같은 문제들을 고려해야한다.

• 동기화( Synchronization ) : 멀티쓰레드 환경에서 여러 쓰레드가 공유자원(변수, 자료구조 등)에 동시에 접근하면 데이터 일관성과 무결성을 보장하기 어렵다.  
• 교착상태( Deadlock ) : 두 쓰레드가 자원을 점유한 상태에서 서로 상대편이 점유한 자원을 사용하려고 기다리느라 진행이 멈춰있는 상태를 의미한다. 이로 인해 모든 쓰레드가 무한 대기하게 되어 시스템이 더 이상 진행되지 못하는 상태가 된다. 

 

 

 

[출처 : 남궁성, 자바의 정석 3rd Edition]