Thread의 종류

1. User threads : kernel support 없이 관리 된다. ( ex) Java Thread : O/S가 아닌 JVM이 관리)

   • 프로세스 1개 = 사용자 스레드 N개 당 커널 스레드 1개
   • 스레드 정보(TCB)는 프로세스 내에서, 프로세스 정보(PCB)는 커널에서 관리한다.

   장점 :

   1. 동일한 메모리 영역에서 스레드가 생성 및 관리되므로 속도가 빠르다.
   2. 스케줄링과 동기화를 위해 System Call을 하지 않기 때문에 오버헤드가 적다.

   단점 :

   1. 하나의 스레드가 시스템 호출 등으로 중단되면 나머지 모든 스레드 역시 중단된다.

      → 커널이 프로세스 내부의 스레드를 인식하지 못하며 해당 프로세스를 대기 상태로 전환시키기 때문이다.

   2. 하나의 스레드가 System Call을 하면 해당 프로세스 내 모든 스레드가 중단된다. (Blocking System call)

2. Kernel threads : O/S 에 의해 직접적으로 관리 된다.

   • 프로세스 내의 사용자 스레드 1개 당 커널 스레드 1개
   • 프로세스 내에 스레드 라이브러리가 없기 때문에, 커널 스레드를 스케줄 하여 매핑된 사용자 스레드를 동작한다.
   • 스레드정보(TCB), 프로세스 정보(PCB)를 모두 커널에서 관리한다.

   장점 :

   1. 스레드가 시스템 호출 등으로 중단되더라도, 커널은 프로세스 내의 다른 스레드를 중단시키지 않고 계속 실행시킨다.
   2. 커널이 각 스레드를 개별적으로 관리 가능

   단점 :

   1. 멀티프로세싱 환경에서 커널은 여러 개의 스레드를 각각 다른 프로세서에 할당할 수 있다. 다만, 사용자 스레드에 비해 생성 및 관리속도가 느리다.
   2. 유저 모드와 커널 모드 간 전환이 빈번하여 성능이 낮다.

   

   커널 레벨 스레드의 3가지 모델

   1. 다대일 모델(Many-to-one Model)

      다중 thread를 사용하지만, kernel 입장에서는 user level에 thread가 몇 개나 존재하는지 알지 못하기 때문에 Scheduling같은 관리들이 user level에서 이루어진다.

      → 당연히 속도가 빠르고 thread를 생성하고 관리하기 쉽다.

      한 개의 thread라도 system call을 수행하다가 block이 되면 kernel과 연결되어 있는 길이 “하나”뿐이기 때문에 모든 thread들이 block 된다.

      결국 여러 user thread들 중 하나의 thread만이 kernel과 작업을 할 수 있다.

      → multicore 시스템에서 한 번에 하나의 thread만이 작업에 참여할 수 있어 “병렬(Parallel)” 작업이 불가능

      현재는 거의 사용하지 않는다.

   2. 일대일 모델 (One-to-one Model)

      다대일 모델과는 정반대의 특성들을 가진다.

      → user thread를 생성하면 kernel thread도 생성되는 형태로 구현. user thread 하나 당 kernel thread가 하나씩 연결되어 있기 때문에 thread 하나가 block 되더라도 다른 thread들은 정상적으로 작동이 가능하여, **동시성 (Concurrency)**이 보장됨 + multicore 시스템에서 여러 개의 thread들이 **병렬(Parallel)**로 실행 가능

      thread 생성이 힘들고, 관리가 어렵기 때문에 thread가 많아지게 되면 시스템의 성능에 큰 부담을 줄 수 있다.

      → 시스템들은 thread의 최대 개수를 정해두어 관리하는 방법으로 overhead 방지

   3. 다대다 모델 (Many-to-many Model)

      Kernel thread의 수는 시스템이나 하드웨어에 따라 결정되며, user thread들은 user level의 스케쥴러에 의해 kernel thread들에게 복합적으로 연결된다.

      Kernel thread가 여러 개 존재하기 때문에 multicore 시스템에서 병렬(Parallel) 수행이 가능.

      다대일 모델, 일대일 모델의 장점을 결합한 형태

      → 많은 thread가 좀 더 손쉽게 관리되는 장점이 있지만, 구현이 어렵다.

Pthreads(POSIX Thread)

void * runner : Java의 public void run() 메소드

pthread_create : Java의 Thread thread = New Thread();

Exercise 4.17

Q1) How many unique processes are created? Ans) 6

Q2) How many unique threads are created? Ans) 8

Sol)

1. pid = fork();에서 부모 P0, 자식 P1이 생성

2. P0은 if문 아래의 fork();를 통해 자식 P2를 생성

3. 부모 P0을 실행했으니, 자식 P1을 실행한다.

   → P1은 if문의 fork();를 통해 자식 P3를 생성

   → P1은 thread_create를 통해 쓰레드1을 생성 후, if문 밖의 fork();를 통해 자식 P4를 생성.