IPC에 대해 공부하던 중 프로세스란 실행 중인 프로그램을 말한다고 하였는데 해당 개념에 대해 좀 더 자세히 알고 싶어 프로세스와 프로그램의 차이점에 대해 공부해보고자 한다.

Process vs Program

Program

프로그램이란, 실행 파일을 의미한다. 파일 시스템에 존재하는 실행 파일이 프로그램이다. 즉, .exe 로 끝나는 파일들이 프로그램인 것이다.

프로그램은 정적인 상태의 파일로 존재한다.

프로세스는 운영체제가 메모리 등의 필요한 자원을 할당해준 '실행중인 프로그램'이다. 프로그램을 실행하면 운영체제로부터 실행에 필요한 자원을 할당받아 ‘프로세스’가 되는 것이다.

프로그램은 하나지만, 이 프로그램을 실행하는 인스턴스는 여러 개가 생길 수 있다. 즉, 프로그램은 하나더라도 프로세스는 여러 개일 수 있다.

Mac에서는 Activity Monitor.app을 통해 프로세스를 확인할 수 있다.

[단일 프로세스]

[멀티 프로세스]

프로세스는 Code, Data, Stack, Heap의 구조로 되어있는 독립된 메모리 영역을 할당 받는다. 또한, 프로세는 최소 한 개 이상의 스레드를 갖는다.

각 프로세스는 별도의 주소 공간에 할당되고, 서로 독자적인 메모리를 갖기 때문에 서로 메모리를 공유할 수 없다.

각 프로세스가 서로 통신하기 위해서는 프로세스 간 통신(IPC)를 사용해야 한다.

여러 프로세스를 한번에 돌리는 작업은 동시, 병렬성 또는 이 둘의 혼합으로 이뤄진다.

프로세서는 원래 하나의 프로세스만 실행시킬 수 있다. 동시성은 프로세서 하나가 여러개의 프로그램을 돌아가면서 일부분씩 수행하는 방식이다.

진행 중인 작업을 바꾸는 것을 context switching 이라고 한다. 이 과정이 매우 빠른 속도로 진행되기 때문에, 사람들에게는 여러개의 프로그램이 동시에 실행되는 것처럼 보인다.

프로세서 하나에 여러개의 코어가 달려서 여러 개의 프로그램을 각각 동시에 작업하는 방식이다.

브라우저 또한 하나의 프로그램이고, 브라우저가 도는 동안 하나의 프로세스가 실행된다. 하지만 브라우저가 실행중일 때도, 노래를 듣는 등 한 프로세스 안에서도 여러가지 작업들이 동시에 진행되는 경우도 있다.

이러한 여러가지 작업으로 생기는 이 갈래들을 스레드(Thread)라고 한다.

[단일 스레드]

[멀티 스레드]

스레드(thread)는 프로세스가 할당 받은 자원을 이용하여 실제로 작업을 수행하며, 프로세스의 특정한 수행 경로이자 프로세스 내에서 실행되는 여러 흐름의 단위이다.

프로세스가 운영체제로부터 자원을 할당 받으면 그 자원을 스레드가 사용한다. 프로세스는 최소 한 개 이상의 스레드를 가지며, 이 스레드를 메인 스레드라고 한다.

스레드는 프로세스가 할당받은 메모리에서 독자적인 stack 영역을 갖는다. 여러 스레드끼리는 메모리를 공유하기 때문에, 동기화/데드락 등의 문제가 발생할 수 있다.

오버헤드
특정 작업을 위해 사용되는 간접적인 처리 시간, 메모리 등

프로세스/스레드 간의 통신은 IPC를 통해 이뤄질 수 있는데, 더 자세한 내용은 여기에서 볼 수 있다.