[운영체제] 단기, 중기, 장기 스케쥴러

지니🧸·2023년 4월 7일

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스케쥴러: 어떤 프로세스에게 자원을 할당하는지를 결정하는 운영체제 커널의 모듈

장기 스케쥴러 (작업 스케쥴러)

어떤 프로세스를 준비큐에 넣을 것인지 결정
- 디스크에서 어떤 프로그램을 가져와 커널에 등록 (준비큐에 등록)할지 결정
  - 디스크에서 하나의 프로그램을 가져와 커널에 등록하면 프로세스가 됨
메모리에 동시에 올라가 있는 프로세스의 수 조절
수십초~수분 단위로 호출 > 상대적으로 속도 느린 것이 허용됨
현대의 시분할 시스템에서 사용되는 운영체제는 일반적으로 장기 스케쥴러 X
- 현대 운영체제는 프로세스가 시작되면 장기스케쥴러 없이 바로 그 프로세스에 메모리를 할당해 준비 큐에 넣어줌

중기 스케쥴러

단기 스케쥴러

과거) 적은 양의 메모리를 많은 프로세스에게 할당하면 프로세스당 메모리 보유량이 적어져 장기 스케쥴러가 이를 조절하는 역할로 필요
현대) 프로세스가 시작되면 장기스케쥴러 없이 바로 그 프로세스에 메모리를 할당해 준비큐에 넣어주게 됨

가상메모리시스템의 발달로 장기스케쥴러가 필요 없어짐

New: 프로세스 생성 중
Running: CPU 할당 받아 명령어 실행 중
Waiting/Blocked: 프로세스가 이벤트를 대기하는 중
- 이벤트: 입출력완료/신호 수신
Ready: 프로세스가 CPU에 스케쥴링되기를 대기중
Terminated: 프로세스 종료
Suspended: 프로세스 중지
- 메모리를 강제로 빼앗긴 상태
- 외부에서 다시 재개시키지 않는 이상 다시 활성화될 수 없음
- suspended ready: 준비 상태에 있던 프로세스가 디스크로 스왑아웃
- suspended blocked: 봉쇄 상태에 있던 프로세스가 디스크로 스왑아웃

Preemptive scheduling:

두가지 상황에 발생:
- running > ready: timeout, interrupt
- waiting > ready: I/O or event 끝
ready queue 상태의 변경이 필수적으로 일어남 > 우선순위를 고려해 다시 CPU 재할당 필요
새로 ready queue에 들어온 프로세스가 가장 효율적이라 판단되면 지금 사용되고 있는 CPU를 가져와서 할당되는 상황도 발생
우선순위가 높은 프로세스를 빠르게 처리
비교적 높은 효율성
오버헤드가 큼

Nonpreemptive scheduling: 비선점형

두가지 상황에 발생: 모두 ready queue와 관련 없는 곳으로 감 (돌발상황 X)
- running > waiting: I/O 발생
- terminates: exit
이미 할당된 자원을 다른 프로세스가 강탈할 수 없음
돌발상황 없음 > 응답시간의 예측이 쉬움
일괄처리에 적합
비효율적

Preemptive/non-preemptive 스케줄링에서 존재할 수 없는 상태:
없음

Swapping, Paging:

물리 메모리가 부족하면 가상 메모리를 응용하는 방식
저장 장치의 일부를 일시적으로 메모리 대신 사용
메모리보다 저장 장치에 접근하는 속도가 현저히 느림
시스템이 만성적으로 메모리가 부족하면 스와인/스왑아웃이 반복되는 thrashing 상태 발생
- 스와핑: 스왑영역을 물리 메모리 영역으로 되돌리는 것
- 스왑아웃: 물리 메모리 영역을 스왑 영역으로

그래도 메모리가 부족하면 시스템은 Out of Memory 상태가 됨: 가장 죽이기 좋은 프로세스 선택 (가장 큰 메모리 확보 & 시스템에 큰 영향 X)

프로세스는 suspended가 된다
suspended state: 메모리를 할당받지 못한(혹은 빼앗긴) 상태

메모리 부족으로 인해 메모리를 빼앗기면 메모리의 상태도 사라짐
메모리의 상태가 사라지면 잠시 대기 중인 프로세스는 처음부터 실행하거나 혹은 아예 실행하지 않는 문제 발생
- 이를 방지하고자 기록하고 있는 memory image를 swap device에 저장함 > swap-out

참고:

우당탕탕