스케줄링의 개요

정의

• CPU 스케줄링은 멀티태스킹 운영 체제에서 여러 프로세스 중 어떤 프로세스가 CPU를 다음으로 사용할지를 결정하는 과정
• 프로세스간 공평한 CPU 시간 할당을 보장하고 시스템의 효율성과 성능을 최적화하는 데 목적임

주요특징

• 공평성: 모든 프로세스에 공평하게 CPU 시간을 분배
• 효율성: CPU 스케줄링은 시스템의 효율성을 최대화하기 위해 리소스 사용을 최적화
• 응답 시간 감소: 사용자와 시스템 프로세스가 더 빨리 응답받을 수 있도록 도움
• 다양한 알고리즘: 우선순위 기반, 라운드 로빈, 최단 작업 우선(SJF) 등 다양한 스케줄링 알고리즘을 사용

왜쓰는지

• CPU 스케줄링은 시스템의 성능을 최적화하고, 프로세스 간의 공정한 자원 분배를 보장하기 위해 사용함
• 특히 멀티태스킹 환경에서 각각의 프로세스가 시스템 리소스를 효율적으로 사용할 수 있게함

언제 쓰는지

• 프로세스가 생성될 때
• 실행 중인 프로세스가 대기 상태로 전환될 때
• 프로세스가 종료될 때
• I/O 작업이 완료되어 대기 큐로부터 준비 큐로 이동할 때

어떻게 쓰는지

• 운영 체제는 현재 상황과 각 스케줄링 알고리즘의 조건에 따라 프로세스를 선택하고 CPU 시간을 할당
• 예를 들어, 라운드 로빈 스케줄링에서는 각 프로세스에 동일한 시간 할당량(타임 퀀텀)을 주어 순환식으로 CPU 접근 기회를 제공

사용예시

• 웹 서버: 동시에 여러 클라이언트의 요청을 처리해야 하는 경우, CPU 스케줄링을 사용하여 각 요청에 공평하게 CPU 시간을 할당하여 처리할 수 있습니다.
• 운영 시스템: 사용자의 작업과 시스템 프로세스 사이에서 CPU 자원을 효율적으로 관리하고, 시스템 응답 시간을 개선합니다.

이와 같이 CPU 스케줄링은 성능과 효율성을 극대화하고, 멀티태스킹 환경에서의 자원 분배를 공정하게 만드는 데 핵심적인 역할을 합니다.

스케줄링 큐

정의

• 멀티태스킹 운영 체제에서 CPU 스케줄링 과정에서 사용되는 데이터 구조
• 이 큐는 준비 상태의 프로세스들을 관리하며, 운영 체제의 스케줄러가 다음에 CPU를 할당받을 플세스를 선정하는 데 사용됨

주요특징

• 준비 상태의 프로세스 관리
• 다양한 종류
• 다양한 스케줄링 알고리즘 지원

왜쓰는지

• 시스템의 효율성과 반응성을 최적화하기 위해 필요

언제쓰는지

• 멀티태스킹 환경: 운영 체제가 다수의 프로세스를 동시에 관리해야 할 때 사용됩니다.
• 프로세스 상태 변화시: 프로세스가 생성, 대기, 실행, 종료 상태로 전환될 때 스케줄링 큐가 동작합니다.

어떻게 쓰는지

• 운영 체제의 스케줄러는 준비 큐에서 다음에 실행될 프로세스를 선정합니다.
• 사용하는 스케줄링 알고리즘(예: 라운드 로빈, 최단 작업 우선)에 따라, 적절한 프로세스를 CPU에 할당

사용 예시

• 웹 서버: 동시에 여러 클라이언트의 요청을 처리해야 하는 웹 서버에서 병렬 처리를 가능하게 합니다.
• 운영 체제: 사용자의 다양한 애플리케이션 및 시스템 프로세스 간에 CPU 시간을 공정하게 분배합니다.

스케줄링 큐는 시스템의 성능을 극대화하고 리소스를 효율적으로 사용하여 작업을 관리하는 데 핵심적인 역할을 합니다.

선점형과 비선점형 스케줄링

선점형 스케줄링

정의

• 한 프로세스가 CPU를 사용 중일 때, 더 우선순위가 높은 프로세스가 도착하면 현재 실행중인 프로세스를 중지시키고 새로운 프로세스에게 CPU를 할당하는 방식

주요특징

• 반응 시간이 빠름
• 공정성과 효율성 증가
• 우선순위에 따라 작업 전환 가능

왜쓰는지

• 실시간 시스템이나 중요한 적업을 빠르게 처리해야 할 때 유용
• 공정한 자원 분배와 효율적인 프로세스 관리가 필요할 때

언제 쓰는지

• 우선 순위가 서로 다른 작업이나 실시간 작업 처리가 중요한 시스템에서 사용
• 자원 공유가 중요한 멀티태스킹 환경

사용예시

• 실시간 운영 체제에서 공장 자동화 시스템의 작업 관리
• 네트워크 서버에서의 요청 처리

비선점형 스케줄링

정의

• 프로세스가 CPU를 할당받으면, 해당 프로세스가 실행을 완료하거나 입/출력 작업 등으로 대기 상태가 될 때까지 다른 프로세스가 CPU를 강제로 차지할 수 없는 방식

주요특징

• 단순하고 예측 가능
• 프로세스 간의 간섭이 적음
• 오버헤드가 낮음

왜 쓰는지

• 자원의 경쟁이 덜한 시스템에서 효율적
• 시스템의 예측 가능성이 중요한 경우 유용

언제쓰는지

• 배치 처리 시스템이나 사용자의 상호 작용이 적은 시스템에서 사용
• 오버헤드를 최소화하고 싶을 때

어떻게 쓰는지

• 작업이 도착한 순서대로 처리(선입선출)하거나 작업의 크기(단기 작업 우선)를 고려하여 스케줄링

사용 예시

• 배치 작업 시스템에서 대량의 데이터 처리
• 프린팅 작업 관리나 파일 다운로드 스케줄링

선점형 스케줄링과 비선점형 스케줄링

구분	선점형 스케줄링	비선점형 스케줄링
작업 방식	실제 상태에 있는 작업을 중단시키고 새로운 작업을 실행할 수 있음	실행 상태에 있는 작업이 완료될 때까지 다른 작업이 불가능함
장점	프로세스가 CPU를 할 수 없어 대화형이나 시분할 시스템에 적합	CPU 스케줄러의 작업량이 적고 문맥 교환의 오버헤드가 적다
단점	문맥 교환의 오버헤드가 많다	기다리는 프로세스가 많아 처리율이 떨어진다
사용	시분할 방식 스케줄링에 사용	일괄 작업 방식 스케줄링에 사용
중요도	높다	낮다

CPU 집중 프로세스와 입출력 집중 프로세스

CPU 집중 프로세스

정의

• CPU 집중 프로세스는 대부분의 시간을 CPU 연산에 사용하는 프로세스를 말합니다.
• 이들은 입출력(IO) 작업보다 복잡한 계산이나 데이터 처리에 더 많은 시간을 소요합니다.

주요특징

• 높은 CPU 사용률을 보임
• 입출력(IO) 대기 시간이 상대적으로 짧음
• 계산 또는 처리해야 할 데이터가 많아 실행 시간이 길 수 있음

왜 쓰는지

• 복잡한 계산이나 데이터 처리가 필요한 작업을 효율적으로 처리하기 위해 사용됩니다.

언제 쓰는지

• 데이터 분석, 과학적 연산, 암호화 작업 등 계산량이 많은 작업을 수행할 때 주로 사용됩니다.

어떻게 쓰는지

• 알고리즘 최적화, 멀티쓰레드나 병렬 처리를 통해 CPU 자원을 효율적으로 사용합니다.

사용예시:

• 대규모 수치 계산을 수행하는 과학적 시뮬레이션
• 암호화나 해싱과 같은 보안 알고리즘 실행
• 복잡한 데이터 분석이나 머신러닝 모델 학습

입출력 집중 프로세스

정의

• 입출력 집중 프로세스는 대부분의 시간을 데이터의 입출력 작업에 사용하는 프로세스를 말합니다.
• 이들은 CPU 연산보다 파일 시스템 접근, 네트워크 통신 등의 입출력 작업이 주를 이룹니다.

주요특징

• 높은 입출력(IO) 대기 시간을 보임
• CPU 사용률이 상대적으로 낮음
• 입출력 작업의 최적화가 성능에 큰 영향을 줌

왜 쓰는지

• 데이터의 저장, 검색, 전송과 같은 작업을 처리하기 위해 사용됩니다.

언제 쓰는지

• 파일 처리, 데이터베이스 관리, 네트워크 통신 등의 입출력이 중심이 되는 작업을 수행할 때 주로 사용됩니다.

어떻게 쓰는지

• 입출력 효율을 높이기 위해 비동기 입출력, 캐싱, 버퍼링 등의 기술을 사용합니다.

사용예시

• 웹 서버와 같이 클라이언트의 요청을 받아 처리하고 결과를 반환하는 서비스
• 파일 시스템 관리
• 대용량 데이터베이스 관리 및 쿼리 실행
• 이러한 구분을 통해 각각의 프로세스 유형에 맞게 시스템 리소스를 효율적으로 관리하고 최적화하는 전략을 수립할 수 있습니다.

다중 큐

준비 상태의 다중 큐

정의

• CPU 사용을 위해 대기하는 큐
• 준비 상태의 프로세스들을 관리하기 위해 여러 준비 큐를 사용
• 각 큐는 다른 우선순위 또는 다른 특성(예: CPU 시간 요구 사항, 프로세스 타입 등)을 가지는 프로세스를 위해 지정

작동 원리

• 운영 시스템은 프로세스의 특성 또는 우선순위에 따라 해당 프로세스를 적절한 준비 큐에 할당합니다.
• 각 큐는 별도의 스케줄링 알고리즘(예: 라운드 로빈, 우선순위 스케줄링)을 사용하여 프로세스를 관리할 수 있으며, CPU가 사용 가능해지면 가장 우선순위가 높은 준비 큐에서 프로세스를 선택하여 실행

대기 상태의 다중 큐

정의

• 입출력을 사용하기 위해 대기하는 큐
• 대기 상태의 프로세스들을 관리하기 위해 여러 대기 큐를 사용합니다.
• 이 또한 준비 상태의 다중 큐와 비슷한 방식으로, 프로세스가 대기하는 이유(예: I/O 요청, 특정 이벤트 대기 등)에 따라 다른 대기 큐에 할당

작동 원리

• 프로세스가 특정 자원이나 이벤트를 기다려야 할 때, 운영 시스템은 해당 프로세스를 이유에 따른 적절한 대기 큐에 할당합니다.
• 대기가 완료되고 프로세스가 다시 준비 상태가 되면, 프로세스는 대기 큐에서 제거되고 적절한 준비 큐로 이동

공통점 및 차이점

공통점:

• 두 방식 모두 프로세스를 효율적으로 관리하고, 우선순위 또는 요구 사항에 따라 분리하여 운영하는 것을 목적으로 합니다.
• 다중 큐를 사용하여 다양한 특성을 가진 프로세스들을 분류하고 관리합니다.

차이점:

• 준비 상태의 다중 큐는 CPU를 사용할 준비가 된 프로세스들을 관리하는 반면, 대기 상태의 다중 큐는 특정 자원 또는 이벤트를 기다리는 프로세스들을 관리합니다.
• 준비 상태의 큐는 프로세스가 실행을 위해 선택될 수 있는 반면, 대기 큐는 프로세스가 특정 조건이 만족되기를 기다리는 곳입니다.
• 이러한 분리는 운영 시스템이 각 프로세스의 요구 사항과 우선순위를 더욱 정교하게 관리하고, 시스템 리소스 사용을 최적화하는 데 도움이 됩니다.

스케줄링 알고리즘

선입 선처리 스케줄링

정의

• 선입 선처리 스케줄링은 가장 간단한 CPU 스케줄링 알고리즘 중 하나로, CPU가 요청을 처리하는 순서가 요청이 도착한 순서대로 결정되는 방법
• 비선점형 스케줄링 방식임

주요특징

• 공정성: 모든 프로세스가 도착한 순서대로 처리되어, 특별한 우선순위 없이 공정하게 처리됩니다.
• 간단함: 구현이 매우 간단하여, 시스템의 부담이 적습니다.
• 프로세스 대기 시간: 빠르게 도착한 작업일지라도 무거운 작업에 의해 대기해야 하는 경우가 생길 수 있습니다(컨베이어 벨트 현상).

왜 쓰는지

• 단순한 시간 관리가 필요할 때: 복잡한 우선순위나 요구사항이 없는 시스템에서 효율적입니다.
• 구현 용이성: 다른 스케줄링 방식에 비해 알고리즘 구현이 간단하므로, 리소스가 제한적인 시스템에서 유리합니다.

언제 쓰는지

• 작업 우선순위가 중요하지 않은 환경: 모든 요청이 동등한 중요도를 가진다고 간주될 때 적합합니다.
• 부하가 적은 시스템: 시스템에 큰 부하가 없어 대기 시간이 크게 문제가 되지 않을 때 사용됩니다.

어떻게 쓰는지

• 프로세스가 시스템에 도착하면, 준비 큐의 끝에 추가됩니다.
• CPU가 사용 가능해지면, 준비 큐의 맨 앞에 있는 프로세스가 선택되어 실행됩니다.
• 실행이 끝날 때까지 CPU를 점유한 후 다음 프로세스가 선택됩니다.

사용예시

• 프린터 대기열: 여러 문서가 인쇄를 위해 도착한 순서대로 프린트됩니다. 모든 문서는 동일한 우선순위를 가지며, 먼저 요청된 문서가 먼저 인쇄됩니다.
• 고객 서비스 핫라인: 전화로 접수된 고객의 문의사항이나 요청이 접수된 순서대로 처리됩니다. 모든 고객 요청은 동등하게 취급되며, 먼저 도착한 요청이 먼저 처리

최단 작업 우선 스케줄링

정의

• 준비 큐에 삽입된 프로세스들 중 CPU 이용 시간의 길이가 가장 짧은 프로세스부터 실행하는 스케줄링 방식

주요특징

• 효율성: 평균 대기 시간을 최소화하는데 효과적입니다.
• 비선점형과 선점형: SJF는 비선점형과 선점형(SRTF) 두 버전이 있어 상황에 따라 선택적으로 사용할 수 있습니다.
• 별도의 예측 기법 필요: 실제 시스템에서는 프로세스의 CPU 버스트 시간을 미리 아는 것이 불가능하기 때문에, 과거의 실행 시간을 기반으로 예측하는 기법이 필요합니다.
• 기아 현상: 긴 작업이 짧은 작업에 의해 지속적으로 밀려 나머지 실행되지 못하는 현상이 발생할 수 있습니다.

왜쓰는지

• SJF 스케줄링은 평균 대기 시간을 최소화하는 것을 목표로 하기 때문에, 시스템의 전체적인 효율성을 높이고 사용자 경험을 향상시키기 위해 사용됩니다.

언제쓰는지

• 작업의 처리 시간이 빈번하게 변하지 않는 환경에서 효과적입니다.
• 배치 처리 시스템에서 주로 사용되며, 사용자 상호작용이 적거나 예측 가능한 시스템에서 유용합니다.

어떻게쓰는지

• 비선점형 SJF: 프로세스가 실행을 시작하면 완료될 때까지 CPU를 유지합니다. 새로운 프로세스는 준비 큐에서 대기하고, 현재 실행 중인 프로세스가 완료되면 준비 큐에서 다음으로 가장 짧은 CPU 버스트 시간을 가진 프로세스를 선택합니다.
• 선점형 SJF (SRTF): 실행 중인 프로세스보다 더 짧은 CPU 버스트 시간을 가진 새로운 프로세스가 도착하면 현재 프로세스를 중단하고 새 프로세스에게 CPU를 넘깁니다.

사용예시

• 웹 서버 로깅 시스템: 다수의 짧은 로깅 작업을 빠르게 처리하고자 할 때 사용할 수 있습니다.
• 배치 처리 시스템: 은행 거래 처리 시스템과 같이 처리 시간이 다양한 작업을 효율적으로 관리하기 위해 사용

라운드 로빈 스케줄링

정의

• 선입 선처리 스케줄링에 타임 슬라이스라는 개념이 더해진 스케줄링 방식
• 타임 슬라이스란 각 프로세스가 CPU를 사용할 수 있는 정해진 시간을 의미
• 즉 라운드 로빈 스케줄링은 정해진 타임 슬라이스만큼의 시간 동안 돌아가며 CPU를 이용하는 선점형 스케줄링
• 타임 퀀텀이 끝나면, 실행 중이던 프로세스는 준비 큐의 끝으로 이동하고, 준비 큐의 다음 프로세스가 CPU를 할당

주요특징

• 공평성: 모든 프로세스가 동일한 시간 동안 CPU 시간을 할당받아 실행됩니다.
• 응답 시간: 짧은 태스크 또는 사용자와 상호 작용하는 프로세스에 적합해 빠른 응답 시간을 제공합니다.
• 선점형 스케줄링: 타임 퀀텀이 끝나면 현재 실행 중인 프로세스가 중단되고 다른 프로세스가 실행됩니다.
• 타임 퀀텀 선택의 중요성: 타임 퀀텀의 길이가 성능에 큰 영향을 미칩니다. 너무 짧으면 컨텍스트 스위칭 오버헤드가 증가하고, 너무 길면 라운드 로빈의 장점이 줄어듭니다.

왜 쓰는지

• 모든 프로세스가 공평하게 자원을 할당받도록 하여 사용자 경험을 향상시키기 위해 사용합니다. 특히, 응답 시간이 중요한 시스템에서 효과적입니다.

언제 쓰는지

• 멀티태스킹 환경, 특히 타임 쉐어링 시스템에서 많이 사용됩니다. 사용자의 요청이 빈번하거나 여러 작업이 동시에 처리되어야 하는 경우에 적합합니다.

어떻게 쓰는지

• 모든 프로세스를 준비 큐에 넣습니다.
• CPU가 사용 가능하면 준비 큐의 첫 번째 프로세스에 CPU를 할당합니다.
• 타임 퀀텀이 끝나면, 현재 프로세스를 준비 큐의 끝에 재배치하고 다음 프로세스에게 CPU를 할당합니다.
• 모든 프로세스가 실행을 완료할 때까지 이 과정을 반복합니다.

사용 예시

• 인터넷 서버: 여러 사용자의 요청을 받아 동시에 처리해야 하는 웹 서버나 애플리케이션 서버에서 사용됩니다.
• 운영 시스템: 사용자의 대화형 세션을 처리하기 위해 대부분의 현대 운영 시스템에서 사용

최소 잔여 시간 우선 스케줄링

정의

• 최단 작업 우선 스케줄링 알고리즘과 라운드 로빈 알고리즘을 합친 스케줄링 방식
• 최소 잔여 시간 우선 스케줄링 하에서 프로세스들은 정해진 타임 슬라이스만큼 CPU를 사용하되, CPU를 사용할 다음 프로세스로는 남아있는 작업 시간이 가장 적은 프로세스가 선택

주요특징

• 효율성: 평균 대기 시간과 응답 시간을 최소화합니다.
• 선점형 스케줄링: 새로운 프로세스가 도착하면 현재 실행 중인 프로세스를 중단시키고 새 프로세스로 전환할 수 있습니다.
• 동적 스케줄링: 실행 중에 프로세스의 실행 시간 정보를 기반으로 스케줄을 조정합니다.
• 스타베이션(starvation) 방지: 잔여 실행 시간이 긴 프로세스보다 짧은 프로세스를 우선적으로 처리합니다.

왜 쓰는지

• SRTF 스케줄링은 시스템의 평균 대기 시간을 최소화하여 전체적인 성능을 향상시키고, 사용자 요구 사항에 빠르게 대응하도록 디자인되었습니다.

언제 쓰는지

• 응답 시간이 중요한 시간 공유 환경이나 멀티태스킹 시스템에서 효과적으로 사용됩니다.
• 특히, 실행 시간이 다양한 프로세스들을 효율적으로 관리해야 하는 경우에 적합합니다.

어떻게 쓰는지

• 모든 프로세스의 잔여 실행 시간을 추적합니다.
• 새 프로세스가 도착하면, 모든 준비된 프로세스 중에서 잔여 실행 시간이 가장 짧은 프로세스에 CPU를 할당합니다.
• 실행 중인 프로세스의 잔여 시간이 다른 프로세스의 도착으로 인해 더이상 최소가 아니게 되면, 현재 프로세스를 선점하고 새 프로세스를 실행시킵니다.
• 모든 프로세스의 실행이 완료될 때까지 이 과정을 반복합니다.

사용예시

• 실시간 운영 시스템: 실행 시간이 중요한 작업을 더 빨리 처리하기 위해 사용됩니다.
• 클라우드 컴퓨팅 환경: 다양한 클라이언트 요청을 신속하게 처리하기 위해 작은 작업을 우선적으로 처리합니다.
• 멀티태스킹 운영 체제: 사용자와 시스템의 다양한 요구를 효율적으로 만족시킬 수 있습니다.

우선순위 스케줄링

정의

• 프로세스에 대해 우선순위를 부여하고, 우선순위에 따라 CPU의 사용 권한을 결정하는 스케줄링 방법

주요특징:

• 우선순위 기반: 모든 프로세스는 특정 우선순위를 가집니다.
• 비선점형/선점형: 비선점형은 일단 CPU를 할당받으면 완료될 때까지 계속 실행되지만, 선점형은 높은 우선순위의 새 프로세스가 도착하면 현재 프로세스를 중단시킬 수 있습니다.
• 융통성: 시스템의 요구 사항에 따라 우선순위 부여 기준을 변경할 수 있습니다.

왜 쓰는지

• 중요하거나 긴급한 작업을 먼저 처리하여 시스템의 효율성을 높이고, 사용자 또는 시스템 요구에 따라 자원을 유연하게 할당하기 위해 사용됩니다.

언제 쓰는지

• 시스템의 특정 작업에 더 높은 응답성이나 처리 우선도가 필요할 때, 혹은 다양한 사용자 요구를 효율적으로 만족시켜야 하는 멀티태스킹 환경에서 주로 사용됩니다.

어떻게 쓰는지

• 시스템이나 사용자는 프로세스 작업에 우선순위를 지정하고, 스케줄러는 우선순위가 높은 순서대로 프로세스에 CPU 시간을 할당합니다.
• 비선점형에서는 프로세스가 자발적으로 CPU를 놓거나 작업이 완료될 때까지 CPU를 보유하며, 선점형에서는 더 높은 우선순위 프로세스가 도착하면 현재 프로세스를 중지시키고 새 프로세스에 CPU를 할당합니다.

사용 예시:

• 운영 체제: 사용자 인터페이스 반응성이 중요한 작업에 높은 우선순위를 부여해, 시스템이 더 빠르게 반응하도록 합니다.
• 실시간 시스템: 긴급한 태스크를 처리하는 데 사용됩니다. 예를 들어, 의료 모니터링 시스템에서 환자의 생명을 구할 수 있는 긴급한 데이터 처리에 높은 우선순위를 부여합니다.
• 네트워크 스케줄러: 대역폭이 제한된 환경에서 중요한 데이터 패킷에 더 높은 우선순위를 부여해, 중요한 정보가 우선적으로 전송될 수 있도록 합니다.

다단계 큐 스케줄링

정의

• 각각의 큐는 고유한 스케줄링 알고리즘을 가지거나 우선순위에 의해 운영될 수 있으며, 프로세스들은 특정 기준에 따라 다양한 큐 사이에 할당

주요특징:

• 분류 기반 관리: 프로세스를 우선순위나 유형별로 분류하여 관리합니다.
• 여러 큐 사용: 여러 큐에 걸쳐 프로세스를 할당하고 각 큐는 독립적인 스케줄링 기준을 가집니다.
• 효율성과 공정성: 다양한 유형의 프로세스 요구사항을 효율적으로 관리하며, 공정성을 보장합니다.

왜 쓰는지

• 서로 다른 요구사항을 가진 프로세스들을 효율적으로 관리하고, 시스템 자원을 효율적으로 사용하기 위해 적용됩니다.

언제 쓰는지

• 다양한 유형의 작업이나 프로세스가 존재하며, 이를 효율적으로 분류하고 관리해야 할 때 주로 사용됩니다.

어떻게 쓰는지:

• 시스템 요구사항에 따라 여러 큐를 생성합니다.
• 프로세스가 생성될 때, 그 특성에 따라 특정 큐에 할당됩니다.
• 각 큐는 독립적인 스케줄링 정책을 사용하여 프로세스를 관리합니다.
• 우선순위 큐가 있다면, 높은 우선순위 큐의 프로세스부터 처리합니다.

다단계 패드백 큐 스케줄링

정의

• 여러 개의 준비 큐를 사용하며, 프로세스는 실행 중에 다른 큐로 이동할 수 있습니다.
• 프로세스의 우선순위는 실행에 걸린 시간, 대기 시간, 입출력 요구 등에 따라 동적으로 변화할 수 있습니다.

주요 특징:

• 다중 큐: 여러 개의 큐를 사용하고 각 큐는 다른 우선순위 또는 시간 할당량을 가집니다.
• 우선 순위 변경: 프로세스는 실행 동안 제공되는 피드백에 따라 다른 큐로 이동할 수 있습니다.
• 사용자 정의 가능: 큐의 수, 우선 순위 규칙, 시간 할당량 등은 시스템 요구사항에 따라 조정될 수 있습니다.

왜 쓰는지

• 다양한 요구 사항과 실행 패턴을 가진 프로세스를 효과적으로 관리하기 위해.
• 이 방식은 시스템의 평균 대기 시간과 응답 시간을 최소화하며 높은 처리량을 유지함으로써 가변적인 작업 부하를 더 유연하게 처리할 수 있습니다.

언제 쓰는지

• 시스템에 짧은 작업과 긴 작업, CPU 집중형 및 입출력 집중형 작업 등 다양한 유형의 프로세스가 혼합되어 있을 때 사용합니다.
• 또한 시스템의 효율성과 반응성이 중요한 멀티 태스킹 환경에서 유용합니다.

어떻게 쓰는지

• 여러 큐를 설정하고 각 큐에 대한 우선 순위, 시간 할당량 등을 정의합니다.
• 새로 도착한 프로세스는 가장 높은 우선 순위 큐에 배치됩니다.
  프로세스가 할당된 시간 동안 완료되지 않으면 하위 큐로 이동합니다.
• 각 단계에서 프로세스의 행동(예: CPU 사용 시간, 대기 시간)에 따라 큐 사이를 이동할 수 있습니다.

사용 예시:

• 운영체제: 사용자 대화형 프로세스(빠른 응답 필요)에 높은 우선 순위를 부여하고 배치 처리 작업(시간이 덜 중요)에는 낮은 우선순위 큐를 사용합니다.
• 클라우드 서비스: 긴급 처리가 필요한 작업에 높은 우선 순위를 주고, 일반적인 배치 처리 작업에 대해서는 낮은 우선 순위 큐를 할당하여 자원 사용을 최적화합니다.
• 실시간 시스템: 실시간 데이터 처리 요구가 높은 프로세스를 우선적으로 처리하여 시스템의 반응 시간을 개선

다단계 큐 스케줄링 vs 다단계 피드백 큐 스케줄링

배경

• 우선 다단계 큐 스케줄링의 문제점은 각 큐 내에서의 스케줄링이 고정되어 있는것임
• 이는 즉, 프로세스가 한 번 특정 큐에 할당되면, 그 프로세스의 실행 특성이 변하더라도 그 큐를 벗어나 다른 큐로 이동할 수 없다는것을 의미
• 이로 인해 일부 프로세스가 불필요하게 오래 기다리거나, 시스템의 유연성이 저하될 수 있음

해결법

• 다단계 피드백 큐 스케줄링은 이러한 문제점을 해결하기 위해 등장
• 프로세스가 시스템의 운영 상황에 따라 다른 큐로 이동할 수 있음
• 프로세스의 우선순위가 실행 중에 변경 될 수있으므로, 프로세스의 특성이나 요구사항에 따라 더 유연하게 대응가능

두 스케줄링 기법의 주요 차이점

1. 큐 간 이동성:
   다단계 큐 스케줄링에서는 한 번 큐에 배정된 프로세스가 다른 큐로 이동할 수 없습니다.
   다단계 피드백 큐 스케줄링에서는 프로세스가 실행 중에 다른 큐로 이동할 수 있어, 피드백을 바탕으로 동적으로 우선순위가 조정됩니다.

2. 유연성 및 효율성:
   다단계 큐 스케줄링은 고정된 우선순위 및 큐 구조로 인해 특정 상황에서 비효율적일 수 있습니다.
   다단계 피드백 큐 스케줄링은 프로세스의 특성과 시스템의 상황에 따라 유연하게 대응할 수 있어, 대체적으로 더 높은 효율성을 제공