[CS] 프로세스와 스레드

게시 2024/09/04

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[CS] 프로세스와 스레드

프로세스 vs 스레드, IPC

멀티태스킹 환경에서 효율적 자원 관리를 위해 운영체제는 프로세스(Process) 와 스레드(Thread) 라는 개념을 사용합니다. 이 문서는 두 개념의 차이, 병렬 처리 방식인 멀티프로세스/멀티스레드, 그리고 프로세스 간 통신(IPC)에 대해 정리합니다.

프로세스 vs 스레드

항목	프로세스 (Process)	스레드 (Thread)
기본 개념	실행 중인 프로그램 인스턴스	프로세스 내 실행 흐름 단위
메모리 공간	독립적 (주소 공간 분리)	메모리 공유 (힙, 전역 변수 등)
자원 공유	불가 (IPC 필요)	가능
생성 비용	높음 (컨텍스트 등 생성)	낮음 (스택, 레지스터만 필요)
안정성	높음 (격리 실행)	낮음 (전체 프로세스 영향 가능)
통신 방식	IPC 필요	동기화로 직접 통신 가능
사용 예	웹 브라우저 탭, 마이크로서비스	게임의 AI, 렌더링, UI 분리

멀티프로세스 vs 멀티스레드

항목	멀티프로세스	멀티스레드
실행 단위	여러 프로세스	한 프로세스 내 여러 스레드
메모리 구조	분리된 주소 공간	공유 주소 공간
충돌 영향	격리 (안정성 높음)	전체 영향 가능 (불안정)
통신	느림 (IPC 필요)	빠름 (공유 변수, 메모리)
관리 비용	높음	낮음
사용 예	웹 서버, 브라우저 탭	게임 엔진, UI/네트워크 분리

멀티프로세스 장단점

✅ 안정성: 하나의 프로세스 오류가 다른 프로세스에 영향을 주지 않음
❌ 성능 비용: 프로세스 간 통신이 느림, 메모리 사용량 큼

멀티스레드 장단점

✅ 속도: 스레드 간 통신이 빠르고 메모리 효율적
❌ 안정성 낮음: 하나의 스레드 오류로 전체 프로세스가 종료될 수 있음

IPC (Inter-Process Communication)

프로세스 간 메모리 접근이 불가능하므로 데이터를 주고받기 위한 기술

방식	설명	특징
파이프 (Pipe)	부모-자식 간 단방향 통신	간단하지만 제한적
FIFO	이름 있는 파이프	독립 프로세스 간 통신 가능
메시지 큐	운영체제의 메시지 박스 활용	비동기 통신 가능
공유 메모리	공통 메모리 영역 공유	빠르지만 동기화 필요
소켓	네트워크 기반 통신	로컬/원격 모두 사용 가능
세마포어	자원 접근 동기화 도구	자체로는 데이터 전송 불가
시그널	이벤트 알림 방식	단순 제어용

사용 목적별 IPC 추천

요약

항목	프로세스	스레드
실행 단위	독립적	공유 흐름
메모리 구조	격리	공유
안정성	높음	낮음
통신	느림 (IPC)	빠름 (메모리 공유)

항목	멀티프로세스	멀티스레드
성능	느림	빠름
안전성	높음	낮음
통신 난이도	높음	낮음
대표 용도	서버, 브라우저 탭	게임, 앱 UI 등

IPC는 멀티프로세스를 가능하게 하는 기반 기술로, 시스템 설계에서 병렬성과 안정성 사이의 균형을 결정하는 중요한 요소입니다.