프로세스, 스레드

1. 프로세스 : 실행 중인 프로그램

 

① 프로세스 분류

• 포그라운드 프로세스: 사용자가 볼 수 있는 공간에서 실행되는 프로세스
• 백그라운드 프로세스: 사용자가 볼 수 없는 공간에서 실행되는 프로세스

 

② 백그라운드 프로세스

• 사용자와 직접 상호작용이 가능한 백그라운드 프로세스
• 사용자와 상호작용하지 않고 그저 정해진 일만 수행하는 프로세스

③ 프로세스 제어 블록

• 모든 프로세스는 실행을 위해 CPU가 필요하다.
• CPU 자원은 한정되어 있다..!!
• 그러므로 프로세스들은 돌아가며 한정된 시간만큼만 CPU 이용한다.

• 따라서 운영체제 입장에서는 빠르게 번갈아 수행되는 프로세스들을 관리할 수 있어야 한다.
• 이를 위해 사용하는 자료구조가 프로세스 제어 블록 (이하 PCB)이다..!!
• 프로세스 관련 정보를 저장하는 자료구조
• 마치 상품에 달린 태그와 같은 정보
• 프로세스 생성 시 커널 영역에 생성, 프로세스 종료 시 폐기
•  PCB에 담기는 대표적인 정보: 프로세스 ID(PID), 레지스터 값, 프로세스 상태, CPU 스케줄링 정보, 메모리 정보, 사용한 파일과 입출력장치 정보

 

④ 프로세스의 메모리 영역

• 사용자 영역에는 크게 코드영역(= 테스트 영역), 데이터 영역, 힙 영역, 스택 영역

 

⑤ 코드 영역(= 테스트 영역)

• 실행할 수 있는 코드, 기계어로 이루어진 명령어 저장
• 데이터가 아닌 CPU가 실행할 명령어가 담기기에 쓰기가 금지된 영역 (read only!!)

⑥ 데이터 영역

• 잠깐 썼다가 없앨 데이터가 아닌 프로그램이 실행되는 동안 유지할 데이터 저장
• 예를 들어 전역 변수

⑦ 힙 영역

• 프로그램을 만드는 사용자, 즉 프로그래머가 직접 할당할 수 있는 저장공간

⑧ 스택 영역

• 데이터가 일시적으로 저장되는 공간
• (데이터 영역에 담기는 값과는 달리) 잠깐 쓰다가 말 값들이 저장되는 공간
• 예를 들어 매개 변수, 지역 변수
• 동적으로 스택 영역의 크기는 변한다.

⑨ 멀티 프로세스

• 동일한 작업을 수행하는 단일 스레드 프로세스 여러 개 진행

이론적으로...!

• 각각 독립적으로 실행된다.
• 각 프로세스는 PID 값이 다 다르다.

 

2. 스레드 : 프로세스를 구성하는 실행 흐름의 단위

• 하나의 프로세스는 하나 이상의 스레드를 가질 수 있다.
• 스레드는 프로세스 자원을 공유한다. (프로세스끼리는 자원을 공유하지 않는다.)

 

① 단일 스레드 프로세스: 실행 흐름이 하나인 프로세스

② 멀티 스레드 프로세스

• 실행 흐름이 여러 개인 프로세스 (멀티 스레드 프로세스)
• 프로세스를 이루는 여러 명령어 동시에 실행 가능
• 동일한 프로세스에서의 스레드는 서로 영향을 미친다.
• 대신 멀티 프로세스보다 경량이다. (메모리 적게 씀)
• 같은 프로세스에서의 스레드는 PID값이 같다.

 

3. 깜짝 퀴즈...ㅎㅎ (이번 프로세스, 스레드 주제와 무관하지만.. 그냥 넣어봄)

request.POST['key']
vs 
request.POST.get('key')
둘의 차이점은???

둘다 딕셔너리 특정 키에 대응하는 값을 불러오는 코드지만,
request.POST['key']의 경우 키 값이 없으면 keyerror를 가지고 온다. 따라서 try-except문으로 예외처리를 해주어야 한다.
그러나 request.POST.get('key')의 경우 키 값이 없으면 None을 반환한다. 고로 예외처리를 해주지 않아도 괜찮다.

 

 

4. 실습타임!

파이썬에서는 os.getpid()로 프로세스의 PID를 확인할 수 있다.

PID값은 운영체제가 그때그때 부여하는 값이기 때문에 여러 번 반복적으로 실행했을 때 다른 PID 값이 출력될 수 있다.

 

1. 프로세스

 

# 자식 프로세스 생성하기
from multiprocessing import Process
import os

def foo():
    print('chile process', os.getpid())
    print('my parent is', os.getppid())

if __name__ == '__main__':
    print('parent process', os.getpid())
    child = Process(target=foo).start()

# 실행결과
# parent process 5100
# chile process 26048
# my parent is 5100

 

# 동일한 작업을 수행하는 프로세스
from multiprocessing import Process
import os


def foo():
    print('hello, os')


if __name__ == '__main__':
    child1 = Process(target=foo).start()
    child2 = Process(target=foo).start()
    child3 = Process(target=foo).start()
    
    
# hello, os
# hello, os
# hello, os

 

# 각기 다른 작업을 하는 프로세스
from multiprocessing import Process
import os


def foo():
    print('This is foo')


def bar():
    print('This is bar')


def baz():
    print('This is baz')


if __name__ == '__main__':
    child1 = Process(target=foo).start()
    child2 = Process(target=bar).start()
    child3 = Process(target=baz).start()


# This is foo
# This is bar
# This is baz

 

2. 스레드

 

# 스레드 만들기
import threading
import os


def foo():
    print('thread id', threading.get_native_id())
    # 참고로 스레드 ID를 출력하는 파이썬 코드는 threading.get_native_id()입니다.
    print('process id', os.getpid())


if __name__ == '__main__':
    print('process id', os.getpid())
    thread = threading.Thread(target=foo).start() 
    # foo라는 함수를 실행하는 스레드를 만들고 실행하라
 
# 실행결과
# process id 28140
# thread id 2536
# process id 28140

 

# 동일한 작업을 수행하는 스레드 만들기
import threading
import os


def foo():
    print('thread id', threading.get_native_id())
    print('process id', os.getpid())


if __name__ == '__main__':
    print('process id', os.getpid())
    thread1 = threading.Thread(target=foo).start()
    thread2 = threading.Thread(target=foo).start()
    thread3 = threading.Thread(target=foo).start()


# 실행결과
# process id 7052
# thread id 20544
# process id 7052
# thread id 31604
# process id 7052
# thread id 2200
# process id 7052
# 프로세스 ID는 똑같지만, 스레드 ID는 다르다.
# 세 개의 스레드 모두 각기 다른 스레드지만, 이들은 모두 동일한 프로세스를 공유하고 있다

 

# 각기 다른 작업을 하는 스레드 만들기
# 하나의 프로세스 내에 여러 개의 실행 흐름을 만든다.
import threading
import os


def foo():
    print('This is foo')


def bar():
    print('This is bar')


def baz():
    print('This is baz')


if __name__ == '__main__':
    thread1 = threading.Thread(target=foo).start()
    thread2 = threading.Thread(target=bar).start()
    thread3 = threading.Thread(target=baz).start()

# 실행결과
# This is foo
# This is bar
# This is baz