[운영체제] 스택을 스레드마다 독립적으로 할당하는 이유?

스택을 스레드마다 독립적으로 할당하는 이유는 각 스레드가 독립적으로 실행되고 자신만의 호출 스택을 사용해야 하기 때문입니다.

이를 통해 스레드들이 다른 스레드의 실행 상태와 충돌 없이 독립적으로 작업을 수행할 수 있습니다.

구체적인 이유는 다음과 같습니다:

1. 독립적인 실행 흐름

• 각 스레드는 자신만의 실행 흐름을 가집니다. 즉, 각 스레드는 자신이 호출한 함수나 메서드의 반환 주소, 지역 변수 등 고유한 실행 상태를 유지해야 합니다.
• 스택은 함수 호출 시마다 해당 함수의 지역 변수, 반환 주소 등을 저장하는데, 만약 여러 스레드가 동일한 스택을 공유하면, 스레드 간에 데이터가 충돌하거나 덮어쓰여 문제가 발생할 수 있습니다.
• 따라서, 각 스레드는 자신만의 스택을 가져야만 독립적인 실행 흐름을 유지할 수 있습니다.

2. 스택의 역할

• 스택은 함수 호출과 반환을 관리하는 구조로, 각 함수가 호출될 때마다 스택에 프레임을 쌓습니다. 각 스레드는 자신의 스택에서 함수 호출과 반환을 독립적으로 관리해야 하므로, 스레드마다 별도의 스택 공간이 필요합니다.
• 만약 여러 스레드가 동일한 스택을 사용한다면, 각 스레드의 함수 호출과 반환에 대한 정보가 겹치거나 스택 오버플로우가 발생할 수 있습니다.

3. 스레드 간의 독립성 보장

• 스레드는 병렬적으로 실행될 수 있으며, 하나의 프로세스 내에서 여러 스레드가 동시에 실행될 때 각 스레드는 독립적으로 실행되는 것이 중요합니다.
• 각 스레드가 독립적인 스택을 가지면, 한 스레드의 함수 호출이나 지역 변수는 다른 스레드에 영향을 미치지 않게 됩니다. 이는 스레드 간에 상호 간섭을 피할 수 있게 해줍니다.

4. 스택 추적과 디버깅 용이성

• 각 스레드는 자신만의 스택을 가지므로, 디버깅할 때 각 스레드의 스택 추적을 독립적으로 할 수 있습니다. 만약 스레드가 다른 스레드와 스택을 공유한다면, 디버깅이나 추적이 어려워질 수 있습니다.
• 독립적인 스택을 통해 스레드의 함수 호출 관계를 명확하게 추적할 수 있습니다.

5. 동시성 문제 방지

• 스레드들이 독립적으로 실행될 때, 각 스레드는 다른 스레드가 실행하는 코드와 겹치지 않도록 보호되어야 합니다. 공유된 스택을 사용할 경우, 한 스레드가 다른 스레드의 스택을 덮어쓸 수 있는 문제가 발생할 수 있습니다.
• 각 스레드에 독립적인 스택을 할당함으로써, 동시성 문제를 방지하고 각 스레드가 자신의 작업을 독립적으로 처리할 수 있습니다.

6. 메모리 관리

• 각 스레드는 일정량의 스택 메모리를 할당받습니다. 이 메모리는 스레드가 실행되는 동안에만 사용되며, 스레드가 종료되면 해제됩니다.
• 스레드가 종료되면 해당 스레드에 할당된 스택 메모리가 해제되므로, 스레드마다 독립적인 스택을 할당하는 것이 메모리 관리 측면에서도 효율적입니다.

결론

스레드마다 독립적인 스택을 할당하는 이유는 각 스레드가 독립적으로 실행되고, 서로 간섭 없이 함수 호출과 반환을 처리할 수 있도록 하기 위함입니다. 각 스레드가 자신의 스택을 갖음으로써, 스레드 간 상호 간섭을 방지하고 동시성 문제를 해결하며, 디버깅과 관리가 용이해집니다.