정직한 호랑이님의 면접 결과

프로세스는 프로그램의 실행 중인 인스턴스고, 스레드는 프로세스의 실행단위로, 모든 프로세스는 하나 이상의 스레드를 가집니다. 프로세스는 서로 독립적인 주소공간을 가지지만, 스레드는 스택을 제외한 공간을 공유한다는 차이가 있습니다. 문맥 전환의 경우 프로세스가 서로 독립적인 주소 공간을 가지기에 프로세스가 바뀌면 주소 공간 또한 모두 스왑해줘야 하고, 이외 캐싱된 메모리 주소도 바꿔줘야 하지만, 스레드의 경우에는 보다 경량화된 자료구조를 통해 유지되고, 스택 공간만을 바꾸면 되기 때문에 가벼워 성능상 이점을 노릴 수 있습니다.

스레드의 경우 스택 공간을 제외한 힙, 코드, 데이터 영역 등을 모두 공유하기 때문에 공유 변수를 사용하는 경우 각 스레드의 해당 변수에 대한 접근 순서에 따라 다른 결과가 나타날 수 있고(race condition), 때로는 데드락이 발생해 플로우가 더 이상 진행되지 않을 수도 있습니다. 뮤텍스와 세마포어는 이 공유 변수 영역에 대한 스레드의 접근 순서를 제어하기 위한 자료 구조입니다. 뮤텍스의 경우 일종의 락이고, 해당 뮤텍스를 소지한 스레드만이 공유 변수가 있는 임계 영역에 들어갈 수 있습니다. 임계 영역에 들어가기 전에 락을 얻고, 나올 때에는 락을 놓아주는 방식으로, 다른 스레드가 락을 가지고 있는 상태에서 이 임계영역에 들어가려고 할 때에는 락을 얻을 때까지 대기시키는 방식입니다. 세마포어는 공유 변수를 이용하는 방식으로, 임계영역에 들어갈 수 있는 스레드의 개수를 제한하는 방식입니다. 뮤텍스를 이진 세마포어라고도 하지만, 세마포어는 락과 달리 소유권 개념이 없다는 점에서 차이가 있기는 합니다. 임계 영역에 들어갈 스레드의 수를 정해놓고, 영역에 들어갈 때 빼고 나올 때 더하는 방식으로 해당 영역에 들어갈 수 있는 스레드의 개수를 제한합니다. 임계 영역 진입을 허용할 스레드를 하나만 두는 경우에는 뮤텍스를 쓰는 게 간단하고, DB 커넥션 풀처럼 제한된 수의 스레드 접근을 허용하기 위해서는 세마포어를 사용해야만 합니다.

데드락은 둘 이상의 프로세스나 스레드가 서로의 자원을 기다리면서 무한 대기하는 문제를 말합니다. 데드락이 발생하기 위한 조건에는 상호배제, 점유 대기, 비선점, 순환대기가 있습니다. 1. 상호배제: 한 자원을 둘 이상의 프로세스 또는 스레드가 동시에 사용할 수 없음 2. 점유대기: 한 프로세스/스레드가 이미 어떤 자원을 가지고 있는 상태에서 다른 자원을 추가로 요구하는 상태 3. 비선점: 한 프로세스/스레드가 가지고 있는 자원을 다른 프로세스/스레드가 뺏어올 수 없음 4. 순환대기: 두 프로세스/스레드가 서로가 가지고 있는 자원을 필요로 하는 상태. 네 조건 중 하나라도 해결된다면 데드락은 발생하지 않기 때문에, 데드락 예방은 이 조건들 중 하나 이상을 해결하는 방식으로 이루어집니다. - 상호 배제 방지: 자원을 동시에 여러 프로세스가 접근 가능하게 설계하면 되지만, 사실 대부분 자원은 공유 불가하므로 선택하기 힘듭니다. - 점유 대기 방지: 자원을 요청할 때 필요한 모든 자원을 한 번에 할당하는 방식입니다. 성능상 오버헤드가 큽니다. - 비선점 방지: 자원을 뺏어올 수 있게 허용하는 방식입니다. 정말 필요한 경우에는 조심스럽게 쓸 수 있지만 구현이 어렵고 일반적으로는 부작용이 커서 선택하지 않습니다. - 순환 대기 방지: 자원에 고유한 순서를 부여하고, 오름차순으로만 요청하도록 강제하는 방법 등이 있습니다. 탐지의 경우 데드락을 허용하되 주기적으로 자원 할당 그래프 분석 등을 통해 사이클 발생 여부를 확인함으로써 수행할 수 있습니다. 다만 요즘에는 한 번에 수백 수천개의 프로세스가 실행되기도 하기에 탐지 비용 또한 너무 크다는 단점이 있습니다. 데드락이 감지되면 시스템을 정상 상태로 회복해야 하는데, 회복 방식에는 가장 간단하게는 데드락이 발생한 프로세스를 종료하는 방법이 있고, 혹은 프로세스로부터 자원을 회수하는 방식도 가능하기는 합니다