프로세스

정적인 코드 덩어리인 프로그램이 실행되고 있는 상태를 말한다. 쉽게 말해, 컴퓨터에서 작업중인 프로그램이다.

모든 프로그램은 실행되기 위해 메모리 공간이 필요하고, 운영체제는 프로세스가 작업할 메모리를 "한 조각" 주는데, 이 전용 메모리 공간에 애플리케이션의 모든 상태가 저장된다. 애플리케이션을 닫으면 프로세스가 사라지고 운영체제가 메모리를 비운다.

스레드

하나의 프로세스 내에서 동시에 진행되는 작업 단위이다. 전체 프로그램의 부분을 맡아 실행하는 단위이다. 멀티 스레드 프로세스에서, 하나의 프로세스 안에는 여러개의 스레드가 동시에 진행되고 있다.

프로세스가 만들어지면 OS(커널)은 자동으로 프로세스 내에 1개의 스레드를 생성하는데, 이를 메인 스레드라고 한다. 프로세스가 시작한다는 것은 곧 메인스레드가 시작된다는 것이다. 메인스레드가 다른 스레드를 생성하고, 스레드가 또 다른 스레드를 생성함으로써 프로세스는 여러개의 스레드를 가질 수 있다. 스레드 수가 많으면 동시에 진행되는 작업 수가 많다는 의미이고, 따라서 프로그램 성능에 유리한 영향을 줄 수 있다.

프로세스 메모리 구조

프로세스가 만들어지면 OS가 4가지 영역으로 구성된 메모리 영역을 할당해준다.

• 코드영역 : 프로그램의 함수들의 코드가 CPU가 해석 가능한 기계어로 저장되어있다. 함수, 제어문, 상수 등 실행할 명령들이 이 영역에 위치한다. 코드 영역은 보통 읽기 전용으로 설정되어 있어, 실행 중에 코드가 변경되는 것을 방지한다.
• 데이터 영역 : 프로그램이 실행되면서 사용하는 전역 변수, 정적 변수 ****등이 저장되는 공간이다. 프로그램이 시작될 때 할당되고 종료될 때 해제되며, 코드 실행 중에도 전역적으로 접근할 수 있다.
• 힙 영역 : 실행 도중(런타임에) 동적으로 메모리를 할당하고 해제할 수 있는 영역이다. 힙은 프로그래머가 직접 메모리 관리를 해야 하며, 해제하지 않으면 메모리 누수가 발생할 수 있다.
• 스택 영역 : 함수 호출 시 생성되는 지역 변수, 매개변수, 리턴 주소 등이 저장되는 영역이다. 함수가 호출될 때마다 새로운 스택 프레임이 만들어지고, 함수가 종료되면 해당 스택 프레임이 자동으로 해제된다. 후입선출(LIFO, Last-In-First-Out) 구조를 가지며, 함수 호출의 흐름을 관리하는 역할을 한다. 한 프로세스의 스택 전체 크기는 한정되어 있기 때문에, 깊은 재귀 호출이나 큰 지역 배열 선언은 스택 오버플로우를 일으킬 수 있다.

스레드 메모리 구조

스레드의 주소공간은 스레드가 실행중에 사용하는 메모리 공간으로, 스레드의 코드, 데이터, 힙, 스택 영역이며, 이들은 모두 프로세스의 주소공간에 형성된다.

그림 출처 : 황기태. 『명품 운영체제』. 생능출판사, 2022*.*