CPU Sceduler와 Dispatcher

🐰 CPU Sceduler

프로세스를 스케줄링 하기 위한 큐 (Queue)

프로세스는 실행되는 동안 다양한 스케줄링 큐 사이를 이동하는데, 운영체제는 이러한 스케줄링 큐에서 프로세스들을 선택하기 위해 스케줄러를 사용한다.

• Job Queue : 현재 시스템 내에 있는 모든 프로세스의 집합
• Ready Queue : 현재 메모리 내에 있으면서 CPU를 잡아서 실행되기를 기다리는 프로세스의 집합
• Device Queue : I/O device의 처리를 기다리는 프로세스의 집합

CPU 스케줄러 (Scheduler)

• 스케줄링은 시스템의 목표를 달성할 수 있도록 프로세서(CPU)를 할당하는 일련의 과정이다.
• 스케줄링이 필요한 경우
  1. Running -> Blocked (ex: I/O 요청에 의한 Sysrem call) 👉🏻 비선점
  2. Running -> Ready (ex: timer interrupt) 👉🏻 선점
  3. Blocked -> Ready (ex: I/O 완료에 의한 하드웨어 interrupt) 👉🏻 선점
  4. Terminate 👉🏻 비선점
비선점 : 자진해서 CPU를 반납하고 문맥교환
     선점 : CPU를 빼앗기고 문맥교환
• 스케줄러는 Ready 상태의 프로세스 중에서 이번에 CPU를 줄 프로세스를 결정하는 프로그램이다.

장기 스케줄러 (Long-term scheduler or job scheduler)

• 시작 프로세스 중 어떤 것들을 Ready Queue에 보낼 지 조정한다.
• 메모리에 올라가 있는 프로세스의 수를 제어한다.
  👉🏻 degree of Multiprogramming 제어
• 시분할 방식에는 장기스케줄러가 없다.
  👉🏻 모든 작업이 무조건 Ready 상태이다.
• 프로세스의 상태 변화
  • new -> ready(in memory)

단기 스케줄러 (Short-term scheduler or CPU scheduler)

• 어떤 프로세스를 다음번에 running 시킬지 결정한다.
• 프로세스에 CPU를 할당(scheduler dispatch)하는 문제를 다루는 스케줄러이다.
• 처리 속도가 ms 단위로 매우 빠르다.
• 프로세스의 상태 변화
  • ready -> running -> waiting -> ready

중기 스케줄러 (Medium-term scheduler or Swapper)

• 여유 공간 마련을 위해 프로세스를 통째로 메모리에서 디스크로 쫓아낸다.
• 프로세스에서 memory를 빼앗는 문제를 다루는 스케줄러이다.
• 메모리에 올라가 있는 프로세스의 수를 제어한다.
  👉🏻 degree of Multiprogramming 제어
• 프로세스의 상태 변화
  • ready -> suspended
  • suspended 상태에서는 외부적인 이유로 디스크의 swap area로 쫓겨난 것이기 때문에 스스로 ready 상태가 될 수 없다.

🐰🐰 Dispatcher

• CPU의 제어권을 CPU Scheduler에 의해 선택된 프로세스에게 넘긴다.
• CPU 스케줄러 내부에 포함된 것으로, 단기 스케줄러가 선택한 프로세스에 실질적으로 프로세서를 할당하는 역할을 한다.
• 프로세스의 레지스터를 적재하고(문맥교환), 운영체제 모드(Kernel Mode)에서 사용자 상태(User Mode)로 전환시켜주며 프로세스가 다시 시작할 때 사용자 프로그램이 올바른 위치를 찾을 수 있도록 한다. 👉🏻 dispatcher의 처리속도를 빠르면 빠를수록 좋다.

Reference

• JBee님의 Interview_Question_for_Beginner
• KOCW - 운영체제 이화여대 반효경 교수님
• 도서 : 운영체제 - 그림으로 배우는 원리와 구조(한빛아카데미)