[OS] 프로세스와 스레드

ayeongjin 2025. 2. 27. 00:15

📖 프로세스와 스레드의 차이: CPU 성능과 병렬 처리 관점

컴퓨터에서 여러 작업을 수행할 때, 운영체제(OS)는 프로그램을 실행하고, 이를 효율적으로 관리해야 한다.
이때 프로세스(Process)와 스레드(Thread) 개념이 등장한다.

운영체제로부터 CPU 자원을 할당받는 작업의 단위

실행 중인 프로그램의 인스턴스 (실행 중인 프로그램 하나)
독립적인 메모리 공간을 할당받아 실행됨
하나의 프로세스는 다른 프로세스에 직접 접근할 수 없다
(프로세스 간 데이터 공유는 IPC (Inter-Process Communication) 방식 필요
하나의 프로세스는 여러 개의 스레드를 포함할 수 있음

✅ 예시

✅ 프로세스의 메모리 구조

각 프로세스는 다음과 같은 메모리 구조를 가진다.

프로세스 내에서 실행되는 작은 실행 흐름 단위

✅ 예시

✅ 스레드의 메모리 구조

공유되는 영역	독립적인 영역
Code, Data, Heap	Stack

구분	프로세스(Process)	스레드(Thread)
정의	실행 중인 프로그램 인스턴스	프로세스 내 실행 흐름 단위
메모리 구조	독립적인 메모리(Code, Data, Heap, Stack)	Code, Data, Heap 공유, Stack만 독립적
CPU 자원 할당	운영체제로부터 CPU 자원 직접 할당	프로세스 내에서 자원 공유
통신 방식	IPC(Inter-Process Communication) 필요 (비효율적)	공유 메모리를 통해 빠른 통신 가능
실행 속도	프로세스 간 전환 비용 높음 (Context Switching)	스레드 간 전환 비용 낮음
안정성	하나의 프로세스가 종료되어도 다른 프로세스 영향 없음	하나의 스레드에서 오류 발생 시 전체 프로세스에 영향

✅ 멀티 프로세스 (Multi-processing)

여러 개의 독립적인 프로세스를 실행하는 방식
각 프로세스는 자신만의 메모리 공간을 가지며 독립적으로 동작
프로세스 간 통신(IPC)이 필요해 비용이 높고 오버헤드 발생
ex. 웹 브라우저 (크롬, 파이어폭스)
- 크롬 브라우저는 탭마다 독립적인 프로세스를 실행하여 하나의 탭이 충돌해도 다른 탭에 영향을 주지 않음
- 안정성을 높일 수 있지만, 메모리 사용량이 많아짐

✅ 멀티 스레드 (Multi-threading)

✅ 장점

❗️주의할 점 (동기화 문제)

✅ 멀티 프로세스가 적합한 경우

✅ 멀티 스레드가 적합한 경우

✅ JavaScript는 싱글 스레드 기반

✅ Web Worker = 멀티 스레딩의 실질적 구현

// worker.js
onmessage = function (e) {
  const result = heavyCalculation(e.data);
  postMessage(result);
};

✅ SSR에서의 스레드 활용

Node.js는 싱글 스레드지만, libuv와 worker_threads를 통해 병렬 작업 가능
SSR 시에는 렌더링과 데이터 fetch를 동시에 처리할 수 있어야 하므로, 스레드 구조를 이해하고 block vs non-block 개념을 아는 것이 중요

✅ 성능 최적화에서의 개념 응용

이 모든 것은 결국 스레드를 어떻게 잘 다룰 것인가의 문제다.