[Computer Science] CPU Scheduling (2)

AMUD·2022년 8월 23일

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비대칭 다중 처리(asymmetic multiprocessing)
- 주 서버(master server)라는 하나의 처리기가 모든 스케줄링 결정과 입/출력 처리 그리고 다른 시스템의 활동을 취급
- 다른 처리기들은 다만 사용자 코드만을 수행
- 단지 한 처리기만 시스템 자료 구조를 접근하여 자료 공유의 필요성을 배제하기 때문에 간단
대칭 다중 처리(symmetric multiprocessing, SMP)
- 각 처리기가 독자적으로 스케줄링
- 스케줄링은 각 처리기의 스케줄러가 준비 완료 큐를 검사해서 실행할 프로세스를 선택
- 여러 개의 처리기가 공동 자료 구조를 접근하여 갱신 가능
- 거의 모든 현대 운영체제들은 SMP를 지원

SMP 시스템이 한 처리기에서 다른 처리기의 이주를 피하고 대신 같은 처리기에서 프로세스를 시도하는 것

부하 균등화(load balancing)sms SMP 시스템의 모든 처리기 사이에 부하가 고르게 배분되도록 시도

push 이주 (migration)
- 특정 태스크가 주기적으로 각 처리기의 부하를 검사
- 만일 불균형 상태로 밝혀지면 과부하인 처리기에서 쉬고 있거나 덜 바쁜 처리기로 프로세스를 이동시킴으로써 부하 분배
pull 이주
- 쉬고 있는 처리기가 바쁜 처리기를 기다리고 있는 프로세스를 pull할 때 발생
Linux는 200밀리초마다 또는 실행 큐가 비게 되면 자신의 부하 균등화 알고리즘을 실행

최근의 경향은 하나의 물리적인 칩 안에 여러 개의 처리기 코어를 장착

일시적 멀티스레딩 (Temporal Multithreading. TMT) : 한 번에 하나의 스레드에서만 명령어를 실행하거나 작업을 수행할 수 있음
- 시분할 멀티스레딩이라고도 함
- 멀티스레딩, 싱글코어 싱글스레드에 적용 가능
동시 멀티스레딩(Simultaneous Multithreading, SMT) : 여러 스레드들을 한꺼번에 명령어들을 실행하거나 작업들을 수행할 수 있음'
- 완전하게 병행 처리, 병렬 처리가 가능

마감시한 내의 태스크 서비스 보장 유무에 따라 연성 실시간 시스템(soft real-time system), 경성 실시간 시스템(hard real-time system)으로 구분
두 가지의 지연이 성능에 영향
- 인터럽트 지연 : 인터럽트 도착에서부터 인터럽트 서비스까지의 시간
- 디스패치 지연 : 현재 프로세스가 CPU에서 물러나고 다른 프로세스를 스케줄하는 시간
- 디스패치 지연 시, 충돌 단계는 두 가지
  - 커널 모드에서 실행되고 있는 어떤 프로세스를 선점
  - 높은 우선순위의 프로세스가 필요한 자원을 낮은 우선 순위 프로세스 자원이 해제

실시간 운영체제의 스케줄러는 선점을 이용한 우선 순위 기반의 스케줄링 알고리즘을 지원
실시간 운영체제의 프로세스 특성
- 프로세스들이 주기적이고 일정한 간격으로 CPU를 필요로 함
- 각 프로세스는 고정된 수행시간 t, 마감시간 d, 주기 p가 정해져 있음
- 0 ≤ t ≤ d ≤ d ≤ p

선점 가능한 정적 우선순위 정책 사용하여 주기적인 태스크 스케줄

Earliest-Deadline-First (EDF) 스케줄링은 마감 시간에 따라 우선순위를 동적으로 부여

일정 비율의 몫 스케줄링(propotional share scheduling)은 모든 응용들에게 T의 시간의 몫을 할당

한 응용이 N의 시간 몫을 할당 받으면, 모든 프로세스의 시간 중 N/T 시간을 할당 받게 됨
ex) A B C 3개의 프로세스, T=100일 때
- A = 50, B = 15, C = 20의 시간의 몫 할당 → A는 처리기의 50%, B는 15%, C는 20% 할당
- 새로운 프로세스 D가 30의 시간의 몫 요구 시 승인 제어기는 D 진입을 거부