[혼공컴운] 운영체제 chapter 11

CPU 스케줄링 개요

프로세스 우선순위

CPU 스케줄링(CPU scheduling): 운영체제가 프로세스들에게 공정하고 합리적으로 CPU 자원을 배분하는 것

    입출력 작업이 많은 프로세스(입출력 집중 프로세스)의 우선순위는    ---잠깐만 빨리 쓰고 돌려주기 때문에

    CPU 작업이 많은 프로세스(CPU 집중 프로세스)의 우선순위보다 높다

이렇듯 운영체제는 프로세스의 중요도에 맞게 CPU를 이용할 수 있게 우선순위를 부여 (프로세스 우선순위)

 

입출력 집중 프로세스 : 비디오 재생 및 디스크 백업 등 입출력 작업이 많은 프로세스
CPU 집중 프로세스 : 수학연산, 컴파일, 그래픽 처리 등 CPU 작업이 많은 프로세스

※CPU 버스트와 입출력 버스트
    CPU 버스트 : CPU를 이용하는 작업
    입출력 버스트 : 입출력장치를 기다리는 작업

    CPU 버스트 > 입출력 버스트  --> CPU 집중 프로세스

    CPU 버스트 < 입출력 버스트  --> 입출력 집중 프로세스

 

프로세스 입출력 우선순위 확인하기

이떄 PRI와 NI가 우선순위와 연관이 깊다.

 

스케줄링 큐

스케줄링 큐 : CPU, 메모리, 특정 입출력장치 등을 사용하고 싶은 프로세스들을 줄을 세우는것
운영체제가 관리하는 대부분의 자원은 큐로 관리됨

준비 큐 : CPU를 이용하고 싶은 프로세스들이 서는 줄
대기 큐 : 입출력장치를 이용하기 위해 대기 상태에 접어든 프로세서들이 서는 줄

              같은 장치를 요구한 프로세스들은 같은 큐에서 대기

선점형과 비선점형 스케줄링

선점형 스케줄링

      프로세스가 자원을 사용하고 있더라도 강제로 빼앗아 다른 프로세스에 할당할 수 있는 스케줄링 방식
      장점 : 어느 한 프로세스의 자원 독점 방지

      단점 : 문맥 교환 과정에서 오버헤드 발생가능

비선점형 스케줄링

      프로세스가 자원을 사용하고 있다면  종료되거나 스스로 대기 상태에 접어들기 전까지 끼어들 수 없는 스케줄링 방식
      장점 : 문맥 교환 과정에서 오버헤드 적다

      단점 : 모든 프로세스가 골고루 자원 사용 불가

CPU 스케줄링 알고리즘

선입 선처리 스케줄링(First Come First Served)

단순히 준비 큐에 삽입된 순서대로 처리하는 비선점형 스케줄링 방식

먼저 CPU에 요청한 프로세스부터 CPU 할당

단점 : 프로세스들이 기다리는 시간이 매우 길어질 수 있다는 부작용 (=호위 효과)

 

최단 작업 우선 스케줄링(Shortest Job First)

선입선출 스케줄링의 호위효과를 줄이기 위해 만들어짐 -- 호위 효과 방지

CPU 사용 시간이 짧은 프로세스부터 실행하는 비선점형 스케줄링 방식

 

라운드 로빈 스케줄링(round robin scheduling)

선입 선처리 스케줄링에 타임 슬라이스 개념이 더해짐

타임 슬라이스: 각 프로세스가 CPU를 사용할 수 있는 정해진 시간

정해진 타임 슬라이스만큼의 시간 동안 돌아가며 CPU를 사용하는 선점형 스케줄링 방식

중요 : 타임슬라이스의 크기가 중요 -- 너무 커지면 오버헤드의 가능성 UP

 

 

최소 잔여 시간 우선 스케줄링(SRT(Shortest Remaining Time) 스케줄링)

최단 작업 우선 스케줄링 + 라운드 로빈 알고리즘

정해진 타임 슬라이스 만큼 CPU를 이용하되, 다음 프로세스는 남아있는 작업 시간이 가장 적은 프로세스가 선택됨.

우선순위 스케줄링(priority scheduling)

프로세스들에 우선순위를 부여하고 가장 높은 우선순위를 가진 프로세스부터 실행하는 스케줄링 알고리즘.

우선순위가 같으면 선입 선처리로 스케줄링

근본적인 문제점 : 기아 현상
우선순위가 높은 프로세스들만 계속 실행됨

우선 순위가 낮은 프로세스는 계속 실행 연기됨
※에이징 : 오랫동안 대기한 프로세스의 우선순위를 점차 높이는 방식 , 기아 현상을 방지함

다단계 큐 스케줄링(=multilevel queue scheduling)

우선순위별로 준비 큐를 여러개 사용하는 스케줄링 방식.
우선순위가 가장 높은 큐에 있는 프로세스 먼저 처리

우선 순위가 가장 높은 큐가 비어있으면 그 다음 우선순위 큐에 있는 프로세스 처리

단점 : 큐간에 이동이 불가하여 기아 현상이 발생함

 

다단계 피드백 큐 스케줄링(multilevel feedback queue scheduling)

큐 간의 이동이 가능한 다단계 큐 스케줄링

낮은 우선순위 큐에서 오래기다리고 있는 프로세스를 높은 우선순위 큐로 이동하여 기아 현상을 방지할 수 있음

어떤 프로세스의 CPU 시간이 길면 우선순위가 낮아지고

어떤 프로세스가 낮은 우선순위 큐에서 오래 기다리면 우선순위를 높이는 방식

CPU 스켈줄링 방식으로 알려져 있음