[운영체제] 스레드

전공 수업 내용 정리 (문제 발생시 비공개합니다.)

 

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스레드와 동기화

프로세스와 스레드의 기본 개념

프로세스

• 실행 중인 프로그램의 인스턴스
• 리소스 소유권의 단위이며 스케줄링/실행의 단위
• 메모리, I/O 채널, I/O 장치, 파일 등의 리소스를 소유

스레드

• 프로세스 내의 실행 단위
• 동일한 프로세스 내의 다른 스레드와 리소스를 공유
• 경량 프로세스(lightweight process)라고도 불림

멀티스레딩의 이점

1. 응답성 향상

• 프로그램의 일부가 블록되어도 계속 실행 가능
• I/O와 연산을 동시에 수행 가능
• RPC(원격 프로시저 호출) 등에서 동시 응답 처리 가능

2. 리소스 공유와 비용 절감

• 새로운 PCB 생성이 불필요
• 프로세스 간 전환보다 스레드 간 전환이 빠름
• 동일 프로세스 내 스레드들은 메모리를 통해 직접 통신 가능

3. 병렬 처리

참고사진

• 멀티코어 아키텍처에서 확장성 제공
• 동일 애플리케이션을 여러 코어에서 실행 가능
• 암달(Amdahl)의 법칙에 따른 성능 향상

  

• 단, 무작정 스레드를 증가시킨다고 해서 성능이 올라가는 것은 아니다.

 

스레드 구현 모델

1. 사용자 수준 스레드(ULT)

• 애플리케이션이 모든 스레드 관리 수행
• 커널 개입 없이 스레드 전환 가능
• 장점: 효율적인 스레드 관리
• 단점: 실제 병렬성 미제공, 블로킹 시스템 콜 시 전체 프로세스 블록

2. 커널 수준 스레드(KLT)

• 커널이 모든 스레드 관리 수행
• 장점: 멀티프로세서에서 병렬 실행 가능
• 단점: 모드 전환 오버헤드 발생

3. 혼합 방식

• 사용자 수준과 커널 수준 스레드 결합
• 다수의 ULT를 적은 수의 KLT에 매핑
• Solaris가 대표적 예시

스레드 동기화

• 공유 자원에 대한 동시 접근 시 레이스 컨디션 발생 가능
• 스레드 간 협력을 위한 동기화 메커니즘 필요
• 정확한 동작을 위한 스레드 조정 필요

 

스레드 API 예시

/* Java */
main(){
 MyThread t;
 t = new MyThread();
 t.start();
 …
}

class MyThread
	extends Thread{
		public void run(){
		…
		return;
		}
}

 

pthread_create – create child thread
pthread_exit – thread termination
pthread_join – wait for thread termination
pthread_self – return the calling thread ID
phtread_mutex_lock – lock critical section
pthread_mutex_unlock – unlock critical section
pthread_cond_wait – wait for a condition signal
phtread_cond_signal – wake up one waiting thread

 

// 스레드 생성
#include <pthread.h>
typedef void *(func)(void *);

int pthread_create(pthread_t *tid, pthread_attr_t *attr, func *f, void *arg);
Returns: 0 if OK, nonzero on error

 

// Terminating Threads

#include <pthread.h>

pthread_t pthread_self(void);
Returns: thread ID of caller

 

// reaping Terminated Threads

#include <pthread.h>

int pthread_join(pthread_t tid, void **thread_return);
Returns: 0 if OK, nonzero on error

 

 

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