[PintOS] Project1-1 Thread

Process와 Thread

Process

Process는 실행 중인 프로그램의 인스턴스를 말합니다. 프로세스는 운영체제로부터 시스템 자원을 할당받아 독립적으로 실행되는 단위이며, 각 프로세스는 자신만의 메모리 공간과 시스템 자원을 가진다.

Thread

Thread는 프로세스 내에서 실행되는 작업의 단위로, 경량 프로세스(Lightweight Process)라고도 불린다. 한 프로세스 내에서 여러 개의 Thread가 동시에 실행될 수 있으며, 각 Thread는 독립적인 실행 흐름(Context)을 가진다.

참고

쓰레드와 프로세스

 

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Context Switching

Context Switching(문맥 교환)은 CPU가 한 프로세스 또는 스레드의 실행에서 다른 프로세스 또는 스레드의 실행으로 전환하는 과정을 말한다 이 과정에서 현재 실행 중인 프로세스나 스레드의 상태(문맥)를 저장하고, 다음에 실행할 프로세스나 스레드의 상태를 복원한다.

CPU는 컨텍스트 스위칭을 매우 빠르게 진행해 여러 쓰레드를 동시에 처리하는것처럼 보이게하는 동시성을 보인다.

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Thread의 5가지 상태

쓰레드는 5가지 상태전이가 일어난다

• 생성
• 준비
• 실행
• 대기
• 완료

생성

쓰레드를 생성하는 단계

• 쓰레드가 생성되면 생성단계에서 준비상태로 전환된다
• thread_create를 사용하면 쓰레드를 생성할 수 있다

준비

쓰레드를 당장이라도 실행시킬수 있는 상태를 말한다.

• 실행 상태의 쓰레드가 컨텍스트 스위칭이나 인터럽트에 의해 준비상태로 전환된다.
• 대기 상태의 쓰레드가 특정 조건이 만족하면 준비상태로 전환 된다
• 쓰레드가 생성되면 준비상태로 전환된다
• PintOS에서는 ready_list에서 준비상태의 쓰레드가 관리된다
• thread_yield를 사용하면 실행상태의 쓰레드가 준비상태로 전환된다

실행

현재 CPU자원을 사용하고있는 실행중인 상태를 말한다

• 준비상태의 쓰레드들은 스케쥴러에 의해 선택되어 실행상태로 전환된다
• PintOS는 라운드로빈 스케쥴링 방식을 사용하는데 실행중인 쓰레드가 특정시간(time slice)실행되면 컨텍스트 스위칭으로 준비상태로 전환된다

대기

실행을 하면 안되는 쓰레들을 잠시 대기시킨 상태를 말한다

• 대기 상태의 쓰레드들은 준비상태의 쓰레드를 관리하는 ready_list에서 관리하지 않고 별도의 wait리스트를 만들어서 관리한다
• 예를 들어 쓰레들을 일정 시간(tick)동안 대기상태로 만들어야한다면 별도의 sleep_list에서 관리해아한다
• 세마포어 같은경우에도 해당 세마포어별로 waiters 리스트를 가지고 있다
• 준비 상태의 쓰레드가 대기상태로 전환 되었다가 준비상태로 전환될 수 있다
• 실행 상태의 쓰레드가 대기상태로 전환 되었다가 실행상태로 전환을 할 없고 준비상태로 전환되어서 스케쥴러의 선택을 받을때까지 준비한다.
• PintOS에선 thread_block을 사용해 대기상태로 전환되고 thread_unblock을 사용해 대기상태에서 준비상태로 전환한다

완료

실행 상태의 쓰레드가 실행을 완료한 상태를 말한다

• 실행 상태의 쓰레드가 실행을 마쳤으면 완료상태로 전환된다.
• 완료상태의 쓰레드를 저장하는 별도의 리스트가 존재하고 주기적으로 해당 쓰레드의 페이지를 할당해지한다.

쓰레드 상태변화