🎯 스케줄링
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스케줄링은 다중 프로그래밍을 가능하게 하는 운영체제의 동작 기법이다.
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운영체제는 프로세스들에게 CPU등의 자원 배정을 적절히 함으로써 시스템의 성능을 개선할 수 있다.
스케줄링의 목적
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공정성 : 모든 프로세스에 공정하게 할당합니다.
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처리율(량)증가 : 단위 시간당 프로세스를 처리하는 비율(양)을 증가시킵니다.
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CPU 이용률 증가 : 프로세스 실행 과정에서 주 기억장치를 액세스한다든지, 입출력 명령실행 등의 원인에 의해 발생할 수 있는 CPU의 낭비 시간을 줄이고, CPU가 순수하게 프로세스를 실행하는데 사용되는 시간 비율을 증가시킵니다.
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우선순위 제도 : 우선순위가 높은 프로세스를 먼저 실행합니다.
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오버헤드 최소화 : 오버헤드를 최소화합니다.
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응답시간 최소화 : 작업을 지시하고 반응하기 시작하는 시간을 최소화합니다.
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반환시간 : 프로세스를 제출한 시간부터 실행이 완료되는 시간을 최소화합니다.
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반환시간 최소화 : 프로세스를 제출한 시간부터 실행이 완료될떄까지 걸리는 시간을 최소화합니다.
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대기시간 최소화 : 프로세스가 준비상태 큐에서 대기하는 시간을 최소화합니다.
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균형있는 자원의 사용 : 메모리, 입출력장치 등의 자원을 균형있게 사용합니다.
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무한 연기 회피 : 자원을 사용하기 위해 무한정 연기되는 상태를 회피합니다.
선점형 스케줄링
- 하나의 프로세스가 CPU를 할당받아 실행하고 있을 때 우선순위가 높은 다른 프로세스가 CPU를 강제로 빼앗아 사용할 수 있는 스케줄링 기법입니다.
- 우선순위가 높은 프로세스를 빠르게 처리할 수 있습니다.
- 주로 빠른 응답시간을 요구하는 대화식 시분할 시스템에 사용됩니다.
- 많은 오버헤드를 초래합니다.
- 선점이 가능하도록 일정 시간 배당에 대한 인터럽트용 타이머 클록이 필요합니다.
- 선점 스케줄링의 종류에는 라운드로빈, SRT, 선점 우선순위, 다단계 큐, 다단계 피드백 큐 등의 알고리즘이 있습니다.
- RR (Round Robin Scheduling RR)
- 시분할 시스템을 위해 설계된 선점형 스케줄링
- 프로세스들 사이에 우선순위를 두지 않고, 순서대로 시간단위로 CPU를 할당하는 방식의 알고리즘
- SRT (Shortest Remaining Time Scheduling)
- 최단 잔여시간을 우선으로 하는 스케줄링
- 진행 중인 프로세스가 있어도 최단 잔여시간인 프로세스를 위해 sleep시키고 짧은 프로세스를 먼저 할당.
- 선점형 SJF스케줄링이라 불린다.
- MLQ (MultiLevel Queue Scheduling)
- 우선순위마다 준비 큐 형성
- 가장 높은 우선순위 큐의 프로세스에 CPU를 할당
- 각 큐는 라운드로빈이나 FCFS등 독자적 스케줄링 사용 가능
- 대화형, 배치 등의 프로세스 성격에 따라 우선순위 부여
- 큐들 간의 프로세스 이동이 불가하기 때문에 스케줄링 부담이 적지만 유연성이 떨어짐
- 우선순위가 낮은 프로세스는 오랬동안 CPU할당을 기다리는 기아 현상이 발생할 수도 있다.
- MLFQ (MultiLevel Feedback Queue)
- 우선순위마다 준비 큐 형성
- MLQ와 비슷하게 높은 우선순위 큐의 프로세스에 CPU를 할당한다.
- MLQ와의 차이점은 각 작업의 특성에 따라 동적으로 우선순위를 부여한다.
- 기본적으로 우선순위가 높은게 먼저 실행 되지만, 같은 경우에는 RR방식으로 같이 실행 된다.
비선점형 스케줄링
- 이미 할당된 CPU를 다른 프로세스가 강제로 빼앗아 사용할 수 없는 스케줄링 기법이다.
- 프로세스가 CPU를 할당받으면 해당 프로세스가 완료될 때까지 CPU를 사용한다.
- 프로세스 응답 시간의 예측이 용이하며, 일괄 처리 방식에 적합합니다.
- 중요한 작업이 중요하지 않은 작업을 기다리는 경우가 발생할 수 있습니다.
- 비선점 스케줄링의 종류에는 FCFS, SJF, 우선순위, HRN, 기한부 등의 알고리즘이 있습니다.
- FCFS(First Come First Served)
- 먼저 도착한 순서에 따라 작업을 수행하는 배치형 시스템
- 오버헤드가 낮다는 장점을 가지고 있지만, 수행시간이 긴 프로세스가 자원을 점유하고 있을 경우 다른프로세스들이 그만큼 대기시간을 갖게 된다.
- SJF(Shorteset Job First)
- FCFS의 문제점을 해결하기 위해 나온 알고리즘
- 시간이 짧은 프로세스 부터 먼저 수행한다.
- 프로세스가 다음 CPU 요청에서 얼마만큼의 CPU burst를 가지는지 알 수 없기 때문에 한계가 있다.
- HRN(Highest Response ratio Next)
- 짧은 작업에 유리한 SJF의 단점을 개선 한 기법으로 각 작업의 우선순위로 서비스 해주는 스케줄링.
- 오랫동안 대기하는 프로세스에 우선순위를 증가시켜 기아상태를 해결할 수 있다.
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