[OS] 쓰레드 (Threads)

April 24, 2024

William Stallings의 『Operating Systems, Internals and Design Principles (9th Ed.)』 을 토대로 작성하였음.

👑 Threads

쓰레드 (Threads) 란 프로세스 내에서 실행 및 스케줄링되는 실행 단위이다.

프로세스에 속하는 코드, 데이터 및 스택과 같은 메모리 공간을 공유하며, 각 쓰레드는

ready, running 등의 실행 상태를 가진다. 쓰레드는 실행 중인 함수 호출 및

지역 변수 등을 저장하기 위한 스택과, Program counter, 레지스터 등을 저장하기 위한

메모리인 Thread control block 으로 구성된다. 쓰레드는 자신의 프로세스의 메모리 및

리소스에 접근할 수 있으며, 같은 프로세스의 모든 쓰레드는 이를 공유한다.

프로세스 생성/종료보다 적은 시간

쓰레드를 생성/종료하는 데 걸리는 시간이 프로세스를 생성/종료하는 것보다 작다.
따라서 쓰레드를 사용하여 작업을 병렬로 처리하고, 작업을 완료한 쓰레드를 종료하여
자원을 빠르게 회수할 수 있어 효율적이다.
프로세스 간 전환/통신보다 쓰레드 간 전환/통신 소요 시간이 적다

동일한 프로세스 내의 쓰레드는 프로세스 내의 자원과 메모리 및 파일을 공유하기 때문에
프로세스 간 전환/통신보다 적은 시간이 소요된다.
커널 호출이 필요없다.

프로세스 간 통신(IPC)은 커널을 호출하기 때문에 overhead가 많이 발생하지만,
쓰레드는 동일한 프로세스 내에서 실행되므로 커널 호출 없이 통신이 가능하다.

User-Level Threads
- 커널이 아닌 응용 프로그램 내에서 관리한다. 즉, 쓰레드 관리 및 스케줄링이
  응용 프로그램의 코드에 의해 이루어진다.
- 운영 체제는 해당 쓰레드의 존재를 알지 못하며, 응용 프로그램이 요청하는 시스템 호출에
  응답할 뿐이다.
- Kernel-Level Thread 보다 overhead가 적다.
- 커널이 쓰레드의 존재를 알지 못하며, 응용 프로그램이 요청하는 system call에 응답할 뿐이다.
- 커널 개입 없이 응용 프로그램에서 관리하므로, 쓰레드 간 전환 및 스케줄링 등이
  비교적 빠르게 이루어진다.
- 운영 체제에 의존적이지 않다.
Kernel-Level Threads
- 커널에서 직접 관리하기 때문에 쓰레드 관리 및 스케줄링이 커널에 의해 이루어진다.
- OS의 기능을 이용하기 때문에 OS 의존적이지만 안정적이고 강력한 쓰레드 관리를 제공한다.