[CS] 운영체제 멀티프로세싱

1. 멀티프로세싱이란?

멀티프로세싱은 말 그대로 여러 개의 프로세스

즉 복수개의 프로세서들이 협력하여 작업을 처리하는 방식

 

이를 통해 하나 이상의 일을 병렬로 처리할 수 있으며

특정 프로세스의 메모리, 프로세스 중 일부에 문제가 발생되더라도

다른 프로세스를 이용해서 처리할 수 있으므로 신뢰성이 높은 강점이 있다

 

웹브라우저는 멀티프로세스 구조를 가진다

 

 

브라우저 프로세스

- 주소 표시줄, 북마크 막대, 뒤로 가기 버튼, 앞으로 가기 버튼 등을 담당

- 네트워크 요청이나 파일 접근 같은 권한을 담당

 

랜더러 프로세스

- 웹 사이트가 보이는 부분의 모든것을 제어한다

 

플로그인 프로세스

- 웹 사이트에서 사용하는 플러그인을 제어한다

 

GPU 프로세스

- GPU를 이용해서 화면을 그리는 부분을 제어한다

 

2. IPC (Inter Process Communication)

멀티프로세스는 IPC가 가능하며

IPC는 프로세스끼리 데이터를 주고받고 공유 데이터를 관리하는 메커니즘이다

 

클라이언트와 서버를 예로 들 수 있다

클라이언트는 데이터를 요청하고

서버는 클라이언트 요청에 응답하는것도 IPC의 예시이다

 

IPC 종류로는 공유 메모리, 파일, 소켓, 익명 파이프, 명명 파이프, 메시지 큐 가 있다

 

이들은 모두 메모리가 완전히 공유되는 스레드보다는 속도가 떨어진다

 

공유 메모리 (Shared Memory)

공유메모리는 여러 프로세스에 동일한 메모리 블록에 대한 접근 권한이 부여되어

프로세스가 서로 통신할 수 있도록 공유 버퍼를 생성하는 것을 말한다

 

기본적으로 각 프로세스의 메모리를 다른 프로세스가 접근할 수 없지만

공유 메모리를 통해 여러 프로세스가 하나의 메모리를 공유할 수 있다

 

IPC 방식 중 어떠한 매개체를 통해 데이터를 주고받는 것이 아닌

메모리 자체를 공유하기 때문에 불필요한 데이터 복사의 오버헤드가 발생하지 않아

가장 빠르고 같은 메모리 영역을 여러 프로세스가 공유하기 때문에 동기화가 필요하다

 

하드웨어 관점에서 공유 메모리는 CPU가 접근할 수 있는

큰 랜덤 접근 메모리인 RAM을 가리키기도 한다

 

 

파일

파일은 디스크에 저장된 데이터 또는 파일 서버에서 제공한 데이터를 말한다

이를 기반으로 프로세스 간 통신을 한다

 

소켓

동일한 컴퓨터의 다른 프로세스나 네트워크의 다른 컴퓨터로 네트워크 인터페이스를 통해

전송하는 데이터를 의미하며 TCP와 UDP가 있다

 

 

익명 파이프 (Unamed Pipe)

익명 파이프는 프로세스 간에 FIFO 방식으로 읽히는 임시 공간인

파이프를 기반으로 데이터를 주고받는다

단방향 방식의 읽기 전용, 쓰기 전용파이프를 만들어서 작동하는 방식이다

 

이는 부모, 자식 프로세스 간에만 사용할 수 있으며

다른 네트워크상에서는 사용이 불가능 하다

 

 

명명된 파이프 (Named Pipe)

명명된 파이프는 파이프 서버와 하나 이상의 파이프 클라이언트 간의 통신을 위한

명명된 단방향 또는 이중 파이프를 말한다

 

클라이언트 / 서버 통신을 위한 별도의 파이프를 제공하며

여러 파이프를 동시에 사용할 수 있다

 

이름만 안다면 다른 네트워크끼리도 가능하다

컴퓨터의 프로세스 끼리 또는 다른 네트워크상의 컴퓨터와도 통신을 할 수 있다

 

 

메시지 큐

메시지 큐는 메시지를 큐 데이터 구조 형태로 관리하는것을 의미한다

 

이는 커널의 전역변수 형태 등 커널에서 전역적으로 관리되며 다른 IPC 방식에 비해서

사용 방법이 매루 직관적이고 간단하며 다른 코드의 수정 없이 단지 몇 줄의 코드를 추가시켜

간단하게 메시지 큐에 접근할 수 있는 장점이 있다

 

공유 메모리를 통해 IPC를 구현할 때 쓰기 및 읽기 빈도가 높으면

동기화 때문에 기능을 구현하는 것이 매우 복잡해 지는데

이때 대안으로 메시지 큐를 사용하기도 한다

 

 

한눈에 보기