Thread

• 정의
  • Execution Unit
  • Process 내의 실행 흐름
  • 프로세스보다 작은 단위 : Finer Grain
  • Single Thread = Process
• Process가 제공한 Proctction Domain은 없음
  • Thread 간 동일한 메모리 공유
  • 프로세스 간에는 프로세스 도메인이 분리되어 있다. (보호O)
  • 하나의 프로세스들 간에 Thread에서는 도메인이 분리되어 있지 않다. (보호X)
• 동기
  • one Process - one Control - one task
  • 프로세스에서 할 작업을 여러개로 나눈후에 각각 Thread화
    • 병렬적으로 작업을 완수할 수 있다.
  • Cooperative Process (Multi-process)와의 차이점
    • IPC가 필요 없다.
    • Context 전환비용이 적다
  • 적은 비용으로 Cooperative Process와 동일한 기능 수행

Thread와 CPU Utilization

• ‘Thread 수’ 와 ‘Throughput’

  

  • Thread의 수가 증가할수록 CPU의 Utilization이 증가
    • 임계점 이상에서는 다시 감소
      • Thread Switching 비용이 증가
      • 프로그램이 허용할 수 있는 정도까지만
    • CPU의 수가 많을 수록 Thread 사용이 유리
      • Multi-processor 와 동일 : Process에서 여러 Thread를 Parallel 하게 실행
      • 이걸 극대화 한것이 GPU

Process와 Threads

• Process

  = Single Thread : Thread 가 없는 것은 아님

  • Process 간의 Memory는 독립적 : 서로 영역에 접근 힘듬
    • 메모리 프로텍션으로 묶인 것이 process
  • Process 간의 Switch 비용이 큼 (상대적으로 Heavy Weight)

• Thread

  • 하나의 프로세스 안에 여러개의 Thread가 존재
  • 프로세스의 Code, Data 영역은 Thread간의 공유
  • Thread들은 같은 메모리 영역을 사용
    • Thread간 Switch비용 적음
    • index를 달리하던지, 사용하는 값을 다르게 해서 사용

Thread의 구성요소

• Thread의 독립적, 고유정보 : 실행에 관련된 것들
  • Thread ID : Thread 식별자
  • Program Counter : 현재 실행중인 Instruction의 주소
    • 각각 별도의 Core에서 실행될 수 있음
  • Register Set : CPU의 Register 값들
  • Stack
• 동일한 프로세스 내에 다른 Thread들과 공유하는 것
  • Code : Program의 Code Section
    • 결국 같은 코드를 실행
  • Data : Process의 Data Section
  • File : Process에서 Open한 File
• Thread의 고유 정보수가 더 적어, 전환비용이 적음

Multi-Threaded Program의 장점

• Responsiveness (반응성 향상)
  • 하나의 Thread가 Block되거나 시간이 오래 걸리더라도, 다른 Thread는 계속 실행
  • 사용자 입장 : 프로그램이 중단되지 않고 Interactive(상호작용적)하게 동작하는 것처럼 느껴짐
• Resource Sharing (자원 공유)
  • 같은 프로세스 내의 Thread들은 메모리와 자원을 공유합니다
  • IPC 없이도 가능 → 효율적, 빠름
• Economy (경제성)
  • Process 생성 비용 > Thread 생성 비용
    • 별도의 메모리 공간을 할당 X
  • 프로세스 전환 비용 감소