리눅스의 기초 프로세스와 스레드에 대해 배워보자.

안녕하세요. 이번엔 리눅스의 기초 중 프로세스에 대해 포스팅 하려고 합니다. 리눅스 운영체제를 이해하는 데 있어 중요한 개념 중 하나는 프로세스와 스레드 입니다. 리눅스는 다중 작업을 처리할 수 있도록 설계된 멀티태스킹 운영체제이며, 시스템에서 여러 작업이 동시에 실행될 수 있도록 프로세스와 스레드를 관리합니다. 이 두 개념은 서버 성능 최적화 및 자원 관리에 중요한 역할을 하며, 엔지니어가 시스템 성능을 분석하고 문제를 해결할 때 반드시 알아야 할 내용입니다. 오늘은 리프로세스와 스레드는 무엇이고, 차이점은 어떻게 되는지 또 어떻게 관리하는지 알아보도록 하겠습니다. 

1. 프로세스란 무엇인가?

프로세스는 컴퓨터에서 실행 중인 프로그램의 인스턴스 이고, 프로세스는 CPU, 메모리, 파일 입출력 등 여러 자원을 할당받아 프로그램을 실행하는 단위입니다. 리눅스에서는 하나의 프로그램이 여러 프로세스로 나뉘어 실행될 수 있으며, 각 프로세스는 독립적인 자원 공간을 사용합니다. 즉, 프로세스는 운영체제에서 독립적인 실행 환경을 가진 하나의 작업 단위라고 할 수 있습니다.

 

리눅스에서 프로세스는 고유의 식별번호인 PID(Process ID)를 가지며, 부모 프로세스와 자식 프로세스 간의 관계도 존재합니다. 한 프로세스가 다른 프로세스를 실행하면, 그 프로세스는 부모 프로세스가 되고 새로 생성된 프로세스는 자식 프로세스가 됩니다. 프로세스 간의 이러한 관계를 통해 시스템 내에서 작업이 구조적으로 관리됩니다.

1) 프로세스의 상태

리눅스에서 프로세스는 여러 상태를 가질 수 있으며, 각 상태는 프로세스가 현재 어떤 작업을 하고 있는지를 나타냅니다. 주요 프로세스 상태는 다음과 같습니다:

• Running: 프로세스가 CPU를 사용해 실행 중인 상태.
• Sleeping: 프로세스가 외부 자원(예: 파일 입출력)을 기다리고 있어 잠시 멈춘 상태.
• Stopped: 프로세스가 사용자에 의해 멈추거나, 다른 신호에 의해 중단된 상태.
• Zombie: 자식 프로세스가 종료되었으나, 부모 프로세스가 종료 신호를 수집하지 않아 메모리에서 제거되지 않은 상태.

2. 스레드란 무엇인가?

스레드는 프로세스 내에서 실행되는 작은 실행 단위입니다. 한 프로세스는 여러 스레드를 가질 수 있으며, 이들 스레드는 메모리 공간을 공유합니다. 스레드는 하나의 작업을 여러 작은 작업으로 나누어 병렬적으로 실행되도록 도와줍니다. 즉, 스레드는 가벼운 프로세스라 볼 수 있으며, 메모리 사용 면에서 효율적입니다.

스레드는 프로세스 내에서 독립적으로 실행되지만, 동일한 메모리 공간을 공유하기 때문에 서로 간섭이 발생할 수 있습니다. 이를 동기화라고 하며, 올바른 동기화 없이 스레드가 동시에 동일한 데이터를 수정하면 충돌이나 오류가 발생할 수 있습니다.

1) 스레드의 장점

• 자원 공유: 스레드는 동일한 프로세스 내에서 메모리와 파일 디스크립터를 공유합니다. 이로 인해 자원을 효율적으로 사용할 수 있으며, 데이터 전달 시 프로세스 간 통신보다 빠르게 처리할 수 있습니다.
• 병렬 처리: 스레드를 통해 여러 작업을 동시에 수행할 수 있어 성능을 최적화할 수 있습니다. 예를 들어, 웹 서버에서는 여러 클라이언트의 요청을 동시에 처리하기 위해 스레드를 사용합니다.

3. 프로세스와 스레드의 차이

프로세스와 스레드는 기본적으로 프로그램을 실행하는 단위라는 공통점을 가지고 있지만, 그 구조와 동작 방식에서 차이가 있습니다.

1) 메모리 사용

• 프로세스는 각자 독립된 메모리 공간을 사용하며, 다른 프로세스와 메모리를 공유하지 않습니다. 따라서 한 프로세스가 오류가 나더라도 다른 프로세스에 영향을 미치지 않습니다.
• 스레드는 같은 프로세스 내에서 메모리를 공유하므로 자원 소모가 적지만, 동기화 문제가 발생할 수 있습니다.

2) 실행 속도

• 프로세스는 독립적인 자원을 할당받기 때문에, 생성과 종료가 상대적으로 느립니다.
• 스레드는 프로세스 내에서 자원을 공유하기 때문에 생성 및 종료 속도가 빠르고, 병렬 처리에 유리합니다.

3) 통신 방식

• 프로세스 간 통신(IPC)은 별도의 메커니즘(예: 소켓, 파이프)을 통해 이루어지며, 상대적으로 복잡하고 느립니다.
• 스레드 간 통신은 동일한 메모리 공간을 공유하기 때문에 빠르고 간편합니다.

마지막으로 리눅스 시스템에서 프로세스와 스레드는 성능과 안정성에 중요한 영향을 미치고 있는대 프로세스는 독립적인 자원을 사용하여 안전성을 보장하고, 스레드는 자원 공유를 통해 성능을 극대화 할 수 있기 때문에 리눅스 엔지니어는 이러한 프로세스와 스레드의 차이와 관리 방법을 잘 이해하고 있어야만 시스템 자원을 효율적으로 관리하고 최적화할 수 있습니다. 리눅스에서 다양한 도구와 명령어를 활용해 프로세스와 스레드를 관리하는 능력은 서버 운영의 핵심 요소 중 하나입니다. 시스템 성능을 모니터링하고, 적절한 시점에 불필요한 프로세스를 종료하거나 스레드 동기화를 최적화하는 것이 리눅스 엔지니어의 주요 업무니깐 리눅스 기초를 잘배워서 좋은 엔지니어가 되었으면 좋겠습니다!