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| 제목 | [Java] 쓰레드 #3 1998/12/03 (17:33) |
| 이름 | 김효원 |
| 번호 | 58 |
| 조회 | 540 |
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안녕하세요 잠탱이입니다. 요즘 학교에서 한참 운영체제를 공부하고 있는데, 이것 못따면 졸업못하거들랑요.. 진도가 쓰레드, 프로세스등을 배우는 곳인데, 마침 쓰레드가 비교적 잘 설명되어 있어 교수님이 정리해주신 노트를 중심으로 재 편집해서 올립니다. 물론 이 내용은 자바의 쓰레드와 다를 수도 있지만, 왜 자바에서 쓰레드를 사용하는지에 대해 이해할 수 있는 좋은 기회가 될 것이라 생각합니다. 교재는 Operating System Concept - Silberschatz Galvin (4판) 출판사는 Addison Wesley 고요, 앞 표지에 공룡 그림이 있음 프로세스와 쓰레드 ■ １. 프로세스란 무엇인가 ? 프로세스란 ? ∮ 수행중인 한 프로그램 ∮ 한 프로세스의 수행은 순차적으로 진행됨 ∮ 즉 어떤 시점에도 프로세스의 한 인스트럭션만이 수행될 수 있음 프로그램과 프로세스의 차이 ∮ 프로그램 : Passive Entry (Static) ∮ 프로세스 : Active Ebtry (Dynamic) : 프로그램 + 레지스터 + 프로그램 카운터 + 자원(Resource) 프로세스의 구성요소 ∮ Code(TEXT) : 우리가 생각하는 소스코드가 아니라 실행코드 ∮ 프로그램 카운터 ∮ 레지스터 ∮ 데이타 ∮ 스택 ∮ 데이타 섹션(전역변수) : 유닉스에서는 이미지(image)라고 부름 ∮ 프로세스는 프로그램의 이미지 수행을 위해 필요한 자원 (메모리, CPU, PCB)등이 할당되어 생김 프로세스의 상태 ∮ New ∮ Ready (다수) ∮ Running (1개) ∮ Waiting (다수) ∮ Terminate ┌───┐ ②Cpu Scheduler ┌──────┐ │ New │ ┌───────┐ │ Terminate │ └─┬─┘ ┌─┴─┐ ┌──┴──┐ └──┬───┘ └─────┤ Ready│ │ Running ├────┘ ①Job Scheduler└┬─┬┘ └┬─┬──┘ │ └────┘ │④ │ ③Interrupt │I/O or Event │┌─────┐ │ Wait └┤ Waiting ├─┘ └─────┘ ① Job Scheduler : 새로운 Process가 생기면(new) 이 스케쥴러가 적절하게 Ready Queue에 집어 넣어 준다 ② Cpu Scheduler : Ready Queue에 들어 있는 Process중에 다음번에 수행될 Process를 골라 Running.(선택 방법은 여러가지가 있음) ③ Interrupt : Running중에 너무 많이 수행된다거나 하면 Interrupt를 걸어 Ready Queue로 상태를 바꾸게 한다. ④ I/O or Event Wait : 파일 입출력등로 인해 대기 시간이 길어지면 Waiting 상태로 넘겨버리고, CPU로 하여금 다른 일을 하게 한다. 이렇게 프로세스를 관리하는 것은 CPU차원에서 놀고 있는 시간(④의 경우)을 최소화하고, 전체적으로 프로세스들간에 시간분배를 공평하게 할려고(③) 하기 때문이다. 뭐 다른 이유들도 많이 있긴 하지만... 그리고 멀티 프로세싱에서. ○ 프로세스 제어 블럭(Process Control Block, PCB) 정의 : 한 프로세스에 관련된 정보를 포함하는 데이타 블록이나 레코드 ∮ 프로세스 상태 ┌──────┬───────┐ │ 포인터 │프로그램카운터│ ∮ 프로그램 카운터 ├──────┴───────┤ : 다음에 수행할 인스트럭션 주소 │ 프로세스 번호 │ ├──────────────┤ ∮ CPU 레지스터들 │ 프로세스 상태 │ ├──────────────┤ ∮ CPU 스케쥴링 정보 │ CPU 레지스터들 │ ├──────────────┤ ∮ 메모리 관리 정보 │ CPU 스케줄러들 │ ├──────────────┤ ∮ 회계 정보 │ 회계 정보 │ : CPU사용량, 프로세스 번호 ├──────────────┤ │ I/O 상태 정보 │ ∮ I/O 상태 정보 ├──────────────┤ : I/O 요청들, I/O 장치들 │ Swapping 상태 정보 │ Open File 리스트 └──────────────┘ PCB 그림 스케쥴링과 Context Switching 운영 체제는 프로세스뿐만 아니라 I/O, Device등의 큐에서 프로세스들을 선택해서 Running 시켜줘야 함. 여기서 선택하는 것이 바로 스케줄링이고 선택된 프로세스와 런닝중인 프로세스간을 바꾸어 주는 것이 Context Switching이다. 실제 Context Switching이 일어날 때 사용하는 것이 PCB를 이용 그림으로 두개의 프로세스간에 스위칭을 살펴보면 다음과 같다. ━━ 실행(Running) ── 대기(Idle) Swithcing 프로세스 P0 프로세스 P1 ┃ │ ┃P0 실행 │ ┃ Idle │ ■ p1 │ │ │ │ ┌─────── ────────┐ │ │ │Save state into PCB0 │ │ │ └─────── ────────┘ │ │ ┌─────── ────────┐ │ │ │ Load state from PCB1 │ │ │ └─────── ────────┘ │ │ ━┫ │ ┃ │ P1 실행 ┃ │ Idle P0 ┃ │ ┃ │ ┃ │ ┫ │ ┌─────── ────────┐ │ │ │ Save state from PCB1 │ │ │ └─────── ────────┘ Idle │ │ ┌─────── ────────┐ p1 │ │ │ Load state from PCB0 │ │ │ └─────── ────────┘ │ │ │ ■ │ ┃ │ ┃ P0 실행 │ ┃ │ 그림 Context 스위칭이 발생할때 위의 그림에서 보이듯이 Context Switching이 발생할 때 각 프로세스들의 현재 상태들을 기록한 PCB를 기록하고 로드해와야 한다. 이때 발생하는 모습을 그림으로 살펴보았듯이 프로세스가 낭비되는 것을 볼 수 있다.(물론 그림이라 상당히 크게 과장되어 있다) 여기서 유심히 살펴 보아야 할 것은 프로세스가 수행되기 위해서 많은 자원들을 가지고 있어야 한다는 것이다. 그래서 이제 Thread라는 개념이 등장하게 된다. ２. 쓰레드란 무엇인가 ? 쓰레드를 사용하는 이유. ∮ 프로세스를 공동으로 쓸 수 있게 한다. ∮ 프로세스 Context Switching을 할때 시간이 많이 걸린다. 쓰레드 ∮ LightWeight Process(LWP)라고 함. ∮ CPU 이용의 기본단위 ∮ 구성요소 프로그램 카운터 레지스터 셋 스택 공간(Stack Space) ∮ 연관된 쓰레드들이 메모리와 화일을 공유함으로써 Reduced State를 갖는 LWP 프로세스 ∮ 쓰레드 - based 시스템에서는 쓰레드가 스케쥴링 단위 ∮ 각 쓰레드는 한 프로세스에만 속함 ∮ 프로세스 이외의 모든 자원을 enclosing 프로세스가 관리 관련된 thread간의 switching은 빠르고 효율적임. ∮ 쓰레드도 자식 쓰레드를 가질 수 있음 ∮ 한 쓰레드가 블록(Block)되었을때, 동일 프로세스내의 다른 쓰레드 수행가능 ∮ 한 프로세스내의 Thread들은 상이한 프로세스들만큼 독립적이지 않음 ∮ 쓰레드들간의 보호가 없는 이유(Protection 할 수 없다) - 불가능(동일한 주소 공간을 가지므로 동일한 전역 변수를 공유) - 불필요. - (첨부) 동기화(Synchronized)를 이용하면 됨 : 자바에서 ∮ 한 응용내에서 Concurrency를 높이는데 효과적이다. ∮ 비교적 최근에 개발된 운영체제 개념 예) Sun's Unix, Mach, OS/2, Windosw95(?) 음냐 대충 정리를 해 보았는데, 아직도 개념이 저도 잘 안 잡히는 군요. 자세한 설명을 못드리는 것을 이해해주시기 바랍니다. 그리고 http://www.sun.com/에 가셔서 자체 검색엔진으로 Thread를 검색하시면 솔라리스용 쓰레드에 관한 자료가 많이 나옵니다. 예전에 저는 그게 자바랑 상관없다고 해서 그냥 버렸는데.. 흑흑 근데 거기서부터 개념을 빌려온 것 같아요... 관심있는 분들은 한번들 찾아가서 직접 보시면 그림도 있고 좋습니다. 신세대 언어 자바 전문가를 꿈꾸는 잠탱이 3인방, 신정호, 제갈영, 조국 |
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