[운영체제] 프로세스와 스레드

Computer Science/운영체제

[운영체제] 프로세스와 스레드

이도하나 2023. 5. 2. 18:58

이 글은 혼자 공부하는 컴퓨터 구조+운영체제 교재와 강의를 참고하여 정리한 글입니다. 오타나, 잘못된 내용이 있으면 언제든지 알려주세요! 감사합니다.😊

프로세스와 스레드

프로세스(process)

프로세스는 실행 중인 프로그램이다.
프로그램은 실행되기 전까지는 그저 보조기억장치에 있는 데이터 덩어리일 뿐이지만, 보조기억장치에 저장된 프로그램을 메모리에 적재하고 실행하는 순간 그 프로그램은 프로세스가 된다. 이 과정을 '프로세스를 생성한다'라고 표현한다.

프로세스 직접 확인하기

컴퓨터가 부팅되는 순간부터 수많은 프로세스들이 실행된다.

리눅스, macOS에서 [ps 명령어]를 통해 확인할 수 있다.

프로세스의 종류는 크게 2가지로 나눌 수 있다.

포그라운드 프로세스(foreground process)
- 포그라운드 프로세스는 사용자가 볼 수 있는 공간에서 실행되는 프로세스이다.
- 예시) 웹 브라우저, 메모장, 게임
백그라운드 프로세스(background process)
- 백그라운드 프로세스는 사용자가 볼 수 없는 공간에서 실행되는 프로세스이다.
- 백그라운 프로세스는 크게 2가지 종류가 있다.
  - 사용자와 직접 상호작용이 가능한 백그라운드 프로세스
  - 사용자와 상호작용하지 않고 그저 묵묵히 정해진 일만 수행하는 프로세스를 데몬(daemon), 서비스(service)라고 부른다.
  - 윈도우 운영체제에서는 서비스라고 부르고, 유닉스 체계의 운영체제에서는 데몬이라고 부른다.

프로세스 제어 블록

모든 프로세스는 실행을 위해 CPU를 필요로 한다. 하지만 CPU의 자원은 한정되어 있다.

즉, 모든 프로세스가 CPU를 동시에 사용할 수는 없다.

따라서 프로세스들은 돌아가며 한정된 시간만큼 CPU를 이용한다.
- 자신의 차례가 되면 정해진 시간만큼 CPU를 이용한다.
- 시간이 끝났음을 알리는 인터럽트, 타이머 인터럽트가 발생하면 자신의 차례를 양보하고 다음 차례가 올 때까지 기다린다.

참고: 타이머 인터럽트는 '너 시간 끝났어!'를 알려주는 특별한 인터럽트이다. 타이머 인터럽트는 클럭 신호를 발생시키는 장치에 의해 주기적으로 발생하는 하드웨어 인터럽트이다. 타임아웃 인터럽트라고도 부른다.

운영체제는 빠르게 번갈아 수행되는 프로세스의 실행 순서를 관리하고, 프로세스에 CPU를 비롯한 자원을 배분해야 한다.

이를 위해 운영체제는 프로세스 제어 블록(PCB)을 이용한다

프로세스 제어 블록(PCB; Process Control Block)은 프로세스와 관련된 정보를 저장하는 자료구조이다.
- PCB에는 해당 프로세스를 식별하기 위해 꼭 필요한 정보들이 저장된다.
마치 상품에 달린 태그를 생각하면 된다. 예) 옷 태그
PCB는 프로세스 생성 시 커널 영역에 생성되고, 종료 시 폐기한다.
- '새로운 프로세스가 생성되었다' == '운영체제가 PCB를 생성했다'
- '프로세스가 종료되었다' == '운영체제가 해당 PCB를 폐기했다'

그렇다면 PCB에는 어떠한 정보들이 담길까?

PCB에 담기는 정보는 운영체제마다 다르지만 PCB에 담기는 대표적인 정보는 다음과 같다.

PCB에 담기는 대표적인 정보

프로세스 ID (=PID)
- PID는 특정 프로세스를 식별하기 위해 부여하는 고유한 번호이다.
- 예시) 학번, 사번
레지스터 값
- 프로세스는 자신의 실행 차례가 오면 이전까지 사용한 레지스터 중간 값을 모두 복원한다.
- 그래야만 이전까지 진행했던 작업들을 그대로 이어 실행할 수 있다. (레지스터 값이 PCB에 저장되는 이유!)
- 해당 프로세스가 실행하며 사용했던 프로그램 카운터, 스택 포인터를 비롯한 레지스터 값들이 담긴다.
프로세스 상태
- PCB에는 프로세스 상태 정보가 담겨 있다.
- 현재 프로세스가 입출력 장치를 사용하기 위해 기다리는 상태
- CPU를 사용하기 위해 기다리는 상태
- CPU를 이용하고 있는 상태
CPU 스케줄링 정보
- PCB에는 프로세스가 언제, 어떤 순서로 CPU를 할당받을지에 대한 정보가 담겨 있다.
메모리 정보
- PCB에는 프로세스가 어느 주소에 저장되어 있는지에 대한 정보가 담겨 있다.
- 프로세스마다 메모리에 저장된 위치가 다르기 때문이다.
- 베이스 레지스터, 한계 레지스터 값과 같은 정보들이 담긴다.
- 프로세스의 메모리 주소를 알 수 있는 또 다른 중요 정보인 페이지 테이블 정보도 담긴다.
사용한 파일과 입출력장치 정보
- PCB에는 할당된 입출력장치, 사용 중인(열린) 파일 정보가 담겨 있다.
- 프로세스가 실행 과정에서 특정 입출력장치나 파일을 사용하면 PCB에 해당 내용이 명시된다.
- 즉, 어떤 입출력장치가 이 프로세스에 할당되었는지, 어떤 파일을 열었는지에 대한 정보들이 PCB에 기록된다.

문맥 교환 (context switch) - 정말 중요!!!

하나의 프로세스 프로세스 A에서 다른 프로세스인 프로세스 B로 실행 순서가 넘아가면 어떤 작업이 이루어질까?

기존에 실행되던 프로세스 A는 지금까지의 중간 정보를 백업해야 한다.
- 그래야만 다음 차례가 왔을 때 이전까지 실행했던 내용에 이어 다시 실행을 재개할 수 있다.
- 지금까지의 중간 정보는 프로그램 카운터 등 각종 레지스터 값, 메모리 정보, 실행을 위해 열었던 파일이나 사용한 입출력장치 등을 말한다.
- 이러한 중간 정보, 즉 하나의 프로세스 수행을 재개하기 위해 기억해야 할 정보를 문맥 (context)라고 한다.
- "실행 문맥을 백업해 두면 언제든 해당 프로세스의 실행을 재개할 수 있다."
뒤이어 실행할 프로세스 B의 문맥, 중간 정보를 복구한다.
- 자연스럽게 실행 중인 프로세스가 바뀐다.

이처럼 기존의 실행 중인 프로세스 문맥을 백업하고, 새로운 프로세스를 실행하기 위해 문맥을 PCB로부터 복구하여 새로운 프로세스를 실행하는 과정을 문맥 교환(context switching)이라 한다.

여러 프로세스가 끊임없이 빠르게 번갈아 가며 실행되는 원리이다.
문맥 교환이 자주 일어나면 프로세스는 그만큼 빨리 번갈아 가며 수행되기 때문에 우리 눈에는 프로세스들이 동시에 실행되는 것처럼 보인다.

참고: 문맥 교환을 너무 자주 하면 오버헤드가 발생할 수 있어, 문맥 교환이 자주 일어난다고 해서 반드시 좋은 것은 아니다.

다음 그림을 통해 문맥 교환을 이해해 보자.

프로세스 A가 실행되고 있다가, 프로세스 A의 시간이 끝났다. 즉, 타이머 인터럽트가 발생했다고 가정해 보자.
이때 바로 프로세스 B를 생성하는 것이 아니라 프로세스 A의 문맥을 PCB에 저장하고, 프로세스 B의 PCB로부터 문맥을 복구하는 과정이 필요하다. 즉 문맥 교환 과정이 필요하다.

프로세스의 메모리 영역

프로세스가 생성되면 커널 영역에 PCB가 생성된다고 했다. 그렇다면 사용자 영역에는 프로세스가 어떻게 배치될까?

하나의 프로세스는 사용자 영역에 대표적으로 크게 네 가지 영역으로 나뉘어 저장된다.
- 코드 영역
- 데이터 영역
- 힙 영역
- 스택 영역

코드 영역(code segment) = 텍스트 영역(text segment)

코드 영역은 실행할 수 있는 코드, 즉 기계어로 이루어진 명령어가 저장된다.
코드 영역에는 데이터가 아닌 CPU가 실행할 명령어가 담기기에 쓰기가 금지된 영역이다.
즉, 코드 영역은 읽기 전용(read-only) 공간이다.

데이터 영역(data segment)

데이터 영역은 잠깐 썼다가 없앨 데이터가 아닌 프로그램이 실행되는 동안 유지할 데이터가 저장되는 공간이다.
대표적인 데이터로 전역 변수가 있다.
- 전역 변수는 프로그램이 실행되는 동안 유지되며, 프로그램 전체에서 접근할 수 있는 변수이다.

코드 영역과 데이터 영역은 그 크기가 변하지 않는다.

왜냐하면 프로그램을 구성하는 명령어들이 갑자기 바뀔 일이 없으니 코드 영역의 크기가 변할 리 없고, 데이터 영역에 저장될 내용은 프로그램이 실행되는 동안에만 유지될 데이터이기 때문이다.

코드 영역과 데이터 영역은 '크기가 고정된 영역'이라는 점에서 정적 할당 영역이라고 부른다.
반대로 힙 영역과 스택 영역은 프로세스 실행 과정에서 '그 크기가 변할 수 있는 영역'이기 때문에 동적 할당 영역이라고 부른다.

힙 영역(heap segment)

힙 영역은 프로그램을 만드는 사용자, 즉 프로그래머가 직접 할당할 수 있는 저장 공간이다.
참고: 프로그래밍 과정에서 힙 영역에 메모리 공간을 할당했다면 언젠가는 해당 공간을 반환해야 한다.
- '메모리 공간을 반환한다' == '더 이상 해당 메모리 공간을 사용하지 않는다'라고 운영체제에게 알려주는 것
- 메모리 공간을 반환하지 않는다면 할당한 공간은 메모리 내에 계속 남아 메모리 낭비를 초래한다. 이런 문제를 메모리 누수(memory leak)이라고 한다.
- 요즘은 프로그래밍 언어가 알아서 메모리 공간을 반환해 주는데, 이것을 가비지 컬렉션(garbage collection)이라고 한다.

스택 영역(stack segment)

스택 영역은 데이터를 일시적으로 저장하는 공간이다.
- 일시적으로 저장할 데이터는 스택 영역에 PUSH 된다.
- 더 이상 필요하지 않은 데이터는 POP 됨으로써 스택 영역에서 사라진다.
데이터 영역에 담기는 값과는 달리 잠깐 쓰다가 말 값들이 저장되는 공간이다.
대표적인 데이터로는 함수의 실행이 끝나면 사라지는 매개 변수, 지역 변수가 있다.

힙 영역과 스택 영역은 실시간으로 그 크기가 변할 수 있기 때문에 동적 할당 영역이라고 부른다고 했다. (가변적)
- 일반적으로 힙 영역은 메모리의 낮은 주소에서 높은 주소로 할당된다.
- 일반적으로 스택 영역은 메모리의 높은 주소에서 낮은 주소로 할당된다.
- 그래야만 힙 영역과 스택 영역에 데이터가 쌓여도 새롭게 할당되는 주소가 겹칠 일이 없기 때문이다.

프로세스 상태와 계층 구조

한다.
많은 운영체제는 이처럼 동시에 실행되는 수많은 프로세스를 계층적으로 관리한다. (모든 운영체제 아님!)

프로세스 상태

컴퓨터를 사용할 때 여러 프로세스들이 빠르게 번갈아 가며 실행된다고 했다. 그 과정에서 하나의 프로세스는 여러 상태를 거치며 실행된다. 그리고 운영체제는 프로세스의 상태를 PCB를 통해 인식하고 관리한다.

프로세스의 상태를 표현하는 방식은 운영체제마다 조금씩 차이가 있다.

하지만, 프로세스가 가질 수 있는 대표적인 상태는 크게 5가지로 나눌 수 있다.

생성 상태 (new)
- 생성 상태는 프로세스를 생성 중인 상태이다.
- 이제 막 메모리에 적재되어 PCB를 할당받은 상태이다.
- 생성 상태를 거쳐 실행할 준비가 완료된 프로세스는 곧바로 실행되지 않고 준비 상태가 되어 CPU의 할당을 기다린다.
준비 상태 (ready)
- 준비 상태는 당장이라도 CPU를 할당받아 실행할 수 있지만, 아직 자신의 차례가 아니기에 기다리는 상태이다.
- 자신의 차례가 된다면 CPU를 할당받아 실행 상태가 된다. (=디스패치)
- 준비 상태인 프로세스가 실행 상태로 전환되는 것을 디스패치(dispatch)라 한다.
실행 상태 (running)
- 실행 상태는 CPU를 할당받아 실행 중인 상태이다.
- 할당된 일정 시간 동안만 CPU를 사용할 수 있다.
- 만약 프로세스가 할당된 시간을 모두 사용한다면(타이머 인터럽트가 발생하면) 다시 준비 상태로 전환된다.
- 실행 도중 입출력장치를 사용해 입출력 작업이 끝날 때까지 기다려야 한다면 대기 상태로 전환된다.
대기 상태 (blocked)
- 대기 상태는 입출력장치의 작업을 기다리는 상태이다.
- 프로세스가 실행 도중 입출력장치를 사용하는 경우, 입출력 작업은 CPU에 비해 처리 속도가 느리기에 입출력 작업을 요청한 프로세스는 입출력장치가 입출력을 끝낼 때까지(입출력 완료 인터럽트를 받을 때까지) 기다려야 한다.
- 입출력 작업이 완료되면 (입출력 완료 인터럽트를 받으면) 다시 준비 상태로 전환되어 CPU 할당을 기다린다.
종료 상태 (terminated)
- 종료 상태는 프로세스가 종료된 상태이다.
- 프로세스가 종료되면 운영체제는 PCB와 프로세스가 사용한 메모리 영역을 정리한다.

참고: 프로세스가 대기 상태가 되는 이유에는 입출력 작업만 있는 것은 아니다. 특정 이벤트가 일어나길 기다릴 때 프로세스는 대기 상태가 된다. 하지만 프로세스가 대기 상태가 되는 대부분의 원인은 입출력 작업이다.

프로세스 계층 구조

대부분의 운영체제들은 프로세스를 계층적으로 관리한다. (윈도우 운영체제는 프로세스를 계층적으로 관리하지 않는다)

개발자들이 많이 사용하는 Linux, macOS 운영체제는 프로세스를 계층적으로 관리하는 운영체제이다. 따라서 우리는 프로세스 계층 구조에 대해 자세히 알 필요가 있다.

프로세스는 실행 도중 시스템 호출을 통해 다른 프로세스를 생성할 수 있다.

새 프로세스를 생성한 프로세스를 부모 프로세스(parent process)라고 한다.
부모 프로세스에 의해 생성된 프로세스를 자식 프로세스(child process)라고 한다.
부모 프로세스와 자식 프로세스는 별개의 프로세스이기 때문에 각기 다른 PID를 가진다.
- 일부 운영체제에서는 자식 프로세스 PCB에 부모 프로세스 PID인 PPID를 기록하기도 한다.

부모 프로세스로부터 생성된 자식 프로세스는 실행 과정에서 또 다른 자식 프로세스를 생성할 수 있다.

그 자식프로세스는 실행 과정에서 또 다른 자식 프로세스를 생성할 수 있다.
...
이처럼 많은 운영체제는 프로세스가 프로세스를 낳는 계층적인 구조로써 프로세스들을 관리한다.
실행되는 최초의 프로세스가 자식 프로세스들을 생성하고, 생성된 자식 프로세스들이 새로운 프로세스들을 낳는 형식으로 여러 프로세스가 동시에 실행되는 것이다.

사용자가 컴퓨터를 켜고 로그인해서 bash 셸(사용자 인터페이스)로 Vim이라는 문서 편집기 프로그램을 실행했다고 가정해 보자.

사용자가 컴퓨터를 켠 순간에 생성된 최초 프로세스는 로그인을 담당하는 프로세스를 자식 프로세스로 생성한다.
로그인 프로세스는 사용자 인터페이스(bash 셸) 프로세스를 자식 프로세스로 생성한다.
사용자 인터페이스 프로세스는 Vim 프로세스를 생성한다.

참고: 데몬이나 서비스 또한 최초 프로세스의 자식 프로세스이다.

그렇다면 모든 프로세스의 가장 위에 있는 최초의 프로세스는 뭘까?

최초의 프로세스는 유닉스 운영체제에서는 init, 리눅스 운영체제에서는 systemd, macOS에서는 launchd라고 한다.

최초의 프로세스 PID는 항상 1번이며, 모든 프로세스 최상단에 있는 부모 프로세스이다.
pstree 명령어를 통해 프로세스 계층 구조를 확인할 수 있다.

프로세스 생성 기법

부모 프로세스는 자식 프로세스를 어떻게 만들어 내고, 자식 프로세스는 어떻게 자신만의 코드를 실행할까?

참고: 윈도우 운영체제와는 관련이 없다. 하지만 수많은 운영체제의 핵심 개념이다.

많은 운영체제에서는 부모 프로세스를 통해 생성된 자식 프로세스들은 복제와 옷 갈아입기를 통해 실행된다.

부모 프로세스는 fork 시스템 호출을 통해 자신의 복사본을 자식 프로세스로 생성한다. (복제)
자식 프로세스는 exec 시스템 호출을 통해 자신의 메모리 공간을 다른 프로그램으로 교체한다. (옷 갈아입기)

fork와 exec 시스템 호출은 뭘까?

fork 시스템 호출

fork 시스템 호출은 자기 자신 프로세스의 복사본을 자식 프로세스로 생성하는 시스템 호출이다.
자식 프로세스는 부모 프로세스의 복사본이기 때문에 부모 프로세스의 자원들이 자식 프로세스에 상속된다.
- 예) 메모리 내용, 열린 파일의 목록 등
완전한 복사본이 만들어지긴 하지만 엄연히 별개의 프로세스이기 때문에 PID 값이나 저장된 메모리 위치는 다르다.

fork를 통해 복사본이 만들어진 뒤에 자식 프로세스는 exec 시스템 호출을 통해 새로운 프로그램으로 전환된다.

exec 시스템 호출

exec 시스템 호출은 자신의 메모리 공간을 새로운 프로그램으로 덮어쓰는 시스템 호출이다.
- 즉, 새로운 프로그램 내용으로 전환하여 실행하는 시스템 호출이다.
exec를 호출하면 코드 영역과 데이터 영역의 내용은 실행할 프로그램 내용으로 바뀌고, 나머지 영역은 초기화된다.

사용자가 bash 셸에서 ls라는 명령어를 쳤다고 가정해 보자.

셸 프로세스는 fork를 통해 자신과 동일한 프로세스를 생성한다.
그로부터 탄생한 자식 프로세스는 exec를 통해 ls 명령어를 실행하기 위한 프로세스로 전환되어 실행된다.
셸의 복사본으로 탄생한 자식 프로세스는 ls 명령어를 실행하기 위한 프로세스로 바뀌고, 메모리 공간에는 ls 명령어를 실행하기 위한 내용들이 채워지게 된다.

부모가 자식 프로세스를 실행하며 프로세스 계층 구조를 이루는 과정은 fork와 exec가 반복되는 과정이라 할 수 있다.

부모 프로세스가 자식 프로세스를 fork한 뒤에 부모 프로세스, 자식 프로세스 누구도 exec를 호출하지 않는 경우도 있다.
이 경우 부모 프로세스와 자식 프로세스는 같은 코드를 병행하여 실행하는 프로세스가 된다.

스레드 (thread)

스레드는 프로세스를 구성하는 실행 흐름의 단위이다.
하나의 프로세스는 하나 이상의 스레드를 가질 수 있다.
스레드를 이용하면 하나의 프로세스에서 여러 부분을 동시에 실행할 수 있다.

프로세스와 스레드

전통적인 관점에서는 하나의 프로세스는 한 번에 하나의 일만을 처리했다.
실행 흐름이 하나인 프로세스를 단일 스레드 프로세스라고 한다.

스레드라는 개념이 도입되면서 하나의 프로세스가 한 번에 여러 일을 동시에 처리할 수 있게 되었다.

즉, 프로세스를 구성하는 여러 명령어를 동시에 실행할 수 있게 되었다.

오늘날 우리가 사용하는 프로세스들은 대부분 멀티스레드로 구현이 된다.

실행 흐름이 여러 개인 프로세스를 멀티 스레드 프로세스라고 한다.
프로세스를 이루는 여러 명령어를 동시에 실행 가능하다.

그렇다면 스레드는 무엇으로 구성되어 있을까?

스레드의 구성 요소

스레드는 프로세스 내에서 각기 다른 스레드 ID, 프로그램 카운터 값을 비롯한 레지스터 값, 스택 등으로 구성된다.
스레드마다 실행에 필요한 최소한의 정보(프로그램 카운터를 포함한 레지스터, 스택)를 유지한 채 프로세스 자원을 공유하며 실행된다.
- 프로세스의 자원을 공유한다는 것이 스레드의 핵심!
- 스레드 1만의 코드/데이터/힙 영역이 있고, 스레드 2만의 코드/데이터/힙 영역이 있는 것이 아니다.

정리

스레드는 프로세스를 구성하는 실행의 흐름 단위이다.
- 최근 많은 운영체제는 CPU에 처리할 작업을 전달할 때 프로세스가 아닌 스레드 단위로 전달한다.
프로세스의 각기 다른 부분을 실행하기 위해서 스레드마다 각기 다른 실행에 필요한 최소한의 정보(프로그램 카운터를 비롯한 레지스터 값, 스택)를 유지한 채 실행된다.
모든 스레드는 프로세스의 자원을 공유하면서 실행된다. (중요!)

참고: 많은 운영체제가 프로세스와 스레드를 구분하지만 프로세스와 스레드 간에 명확한 구분을 짓지 않는 운영체제가 있는데, 리눅스 운영체제가 그렇다. 리눅스에서는 프로세스와 스레드라는 말 대신 태스크(task)라는 이름으로 통일하여 명명한다.

멀티프로세스와 멀티스레드

컴퓨터는 실행 과정에서 여러 프로세스가 동시에 실행될 수 있고, 그 프로세스를 이루는 스레드는 여러 개 있을 수 있다고 했다.

여러 프로세스를 동시에 실행하는 것을 멀티프로세스(multiprocess)라고 한다.
여러 스레드로 프로세스를 동시에 실행하는 것을 멀티스레드(multithread)라고 한다.

동일한 작업을 수행하는 단일 스레드 프로세스 여러 개를 실행하는 것과 하나의 프로세스를 여러 스레드로 실행하는 것은 어떤 차이가 있을까? 예를 들어 "hello, os"를 화면에 출력하는 간단한 프로그램이 있다고 해보자.

프로그램을 세 번 fork하여 실행하면 화면에는 "hello, os"가 세 번 출력된다. (멀티프로세스)
- hello, os"가 동시에 세 번 실행되어, 동시에 세 번 출력된다.
스레드를 세 개 만들어 실행해도 화면에는 "hello, os"가 세 번 출력된다. (멀티스레드)

두 가지 모두 "hello, os"가 세 번 출력되는데 어떤 차이가 있을까? 큰 차이가 있다.

프로세스끼리는 기본적으로 자원을 공유하지 않지만, 스레드끼리는 같은 프로세스 내의 자원을 공유한다.

프로세스를 fork하면 코드/데이터/힙 영역 등 모든 자원이 복제되어 저장된다.
- 다시 말해 PID, 저장된 메모리 주소를 제외하면 모든 것이 동일한 프로세스 두 개가 통째로 메모리에 적재된다는 것이다.
- fork를 세 번하면 메모리에는 같은 프로세스가 통째로 세 개 적재된다.
- 이는 낭비로 볼 수 있다. 같은 프로그램을 실행하기 위해 메모리에 동일한 내용들이 중복해서 존재하는 것이기 때문이다.

참고: fork 직후 같은 프로세스를 통째로 메모리에 중복 저장하지 않으면서 동시에 프로세스끼리 자원을 공유하지 않는 방법이 있다. 이를 쓰기 시 복사(copy on write) 기법이라고 한다.

스레드들은 각기 다른 스레드 ID, (별도의 실행을 위해 꼭 필요한) 프로그램 카운터 값을 포함한 레지스터 값, 스택을 가질 뿐 프로세스가 가지고 있는 자원을 공유한다.
- 즉, 같은 프로세스 내의 모든 스레드는 동일한 주소 공간의 코드, 데이터, 힙 영역을 공유하고, 열린 파일과 같은 프로세스 자원을 공유한다.
- 여러 프로세스를 병행 실행하는 것보다 메모리를 더 효율적으로 사용할 수 있다.

즉 프로세스끼리는 자원을 공유하지 않고 남남처럼 독립적으로 실행된다. 스레드는 프로세스의 자원을 공유해 협력과 통신에 유리하다.

하지만 프로세스의 자원을 공유한다는 특성은 때론 단점이 될 수 있다.

멀티프로세스 환경에서는 하나의 프로세스에 문제가 생겨도 다른 프로세스에는 지장이 적거나 없지만, 멀티스레드 환경에서는 하나의 스레드에 문제가 생기면 프로세스 전체에 문제가 생길 수 있다.
모든 스레드는 프로세스의 자원을 공유하고, 하나의 스레드에 문제가 생기면 다른 스레드도 영향을 받기 때문이다.

프로세스 간 통신

프로세스끼리는 기본적으로 자원을 공유하지 않지만, 프로세스끼리도 충분히 자원을 공유하고 데이터를 주고받을 수 있다.
프로세스 간의 자원을 공유하고 데이터를 주고받는 것을 프로세스 간 통신, IPC라고 한다.
- 파일 속 데이터를 주고받으므로 프로세스 간의 통신이 이루어져야 한다. 이를 파일을 통한 프로세스 간 통신이라 한다.
- 프로세스끼리 공유하는 메모리 영역을 두어 데이터를 주고받을 수 있다. 프로세스들이 공유할 수 있는 메모리 영역을 공유 메모리(shared memory)라고 한다.
프로세스들은 소켓, 파이프 등을 통해서도 통신할 수 있다.