프로세스의 우선순위
- 프로세스마다 우선순위가 다르기 떄문에 우선순위가 높은것을 먼저 처리해야함
- 프로세스의 종류 : 입출력 집중 프로세스, CPU 집중 프로세스
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⇒ 두가지 프로세스를 동일한 빈도로 CPU를 이용하게 하는것은 비효율적인 작업 방식임입출력 집중 프로세스 CPU 집중 프로세스 입출력 작업이 많은 프로세스들 CPU작업이 많은 프로세스들 비디오재생, 디스크 백업작업 복잡한 수학연산, 컴파일, 그래픽 작업 대기상태가 길다 실행상태가 길다 입출력버스트가 많은 프로세스 CPU버스트 많은 프로세스
⇒ 입출력 집중 프로세스를 계속 작동하고 다음에 CPU 집중 프로세스 작동시키는 것이 효율적이다 - 프로세스의 중요도에 맞춰서 CPU를 이용할수 있게 하기 위해서 운영체제가 프로세스에 우선순위를 부여함
- PCB에 우선순위를 적음
- 우선순위가 높은것이 더 빨리, 자주 실행됨
- 프로세는 일반적으로 CPU 버스트와 입출력 버스트를 반복하면서 실행된다
- CPU 버스트(CPU Burst) : CPU를 이용하는 작업
- 입출력 버스(I/O Burst) : 입출력장치를 기다리는 작업
스케줄링 큐
- 스케줄링 큐 : 메모리, CPU, 입출력 장치등 사용하려는 프로세스를 줄세우는 기법
- 운영체제가 관리하는 자원은 큐를 활용하고 여러 종류가 있음
- 준비 큐(ready queue) : CPU를 이용하고 싶은 프로세스들이 서는 줄
- 대기 큐(waiting queue) : 입출력장치를 이용하기 위해 대기상태에 들어간 프로세스가 서는 줄
선점형 스케줄링과 비선점형 스케줄링
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급하게 프로세스가 CPU를 사용해야할때 사용하는 방법 두가지
- 선점형 스케줄링
- 비선점형 스케줄링
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선점형 스케줄링(preempitve scheduling)
- 프로세스가 자원을 사용중이어도 운영체제가 강제로 뺏어서 다른 프로세스에 할당하는 방법
- 정해진 시간만큼 CPU사용 → 타이머인터럽트 발생 → 운영체제가 해당 프로세스의 CPU자원을 가져옴
- 현재 대부분의 운영체제에서 사용중
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비선점형 스케줄링(Non-preempitve scheduling)
- 하나의 프로세스가 자원을 사용하고 있으면 프로세스가 종료 또는 대기상태가 되기 전에는 다른 프로세스가 끼어들지 못하고 기다리는 방법
- 하나의 프로세스가 자원 사용을 독점하는 방식
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선점형/비선점형 스케줄링 장점과 단점
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구분 장점 단점 선점형 스케줄링 하나의 프로세스의 독점을 방지함 문맥교환을 하면서 오버해드가 발생할수 있다 자원을 펼등하게 배분할수 있음 비선점형 스케줄링 (선점형에 비해)문맥교환중 오버해드 발생이 적다 당장 자원을 사용해야하는 경우에도 기다려야 한다 프로세스들이 자원을 골고루 사용할수 없다
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CPU 스케줄링 알고리즘
- CPU스케줄링 방식은 다양하고 운영체제마다 다른 알고리즘을 사용함
- CPU 스케줄링 알고리즘 대표적인것
- 선입 선처리 스케줄링
- 최단 작업 우선 스케줄링
- 라운드 로빈 스케줄링
- 최소 잔여 시간 우선 스케줄링
- 우선순위 스케줄링
- 다단계 큐 스케줄링
- 다단계 피드백 큐 스케줄링
| 알고리즘 | 방법 | 장점 | 단점 |
|---|---|---|---|
| 선입 선처리 스케줄링 | 준비큐에 삽입된 순서대로 프로세스들을 처리 | 호위효과 발생 | |
| 최단 작업 우선 스케줄링 | 큐에 삽입된 프로세스중 CPU이용시간이 가장 작은 프로세스를 먼저 실행 | 호위효과 방지가능 | |
| 라운드 로빈 스케줄링 | 정해진 타임 슬라이스만큼 CPU를 돌아가며 사용하는 방법 | 타임슬라이스 시간 결정이 중요함 | |
| 최소잔여시간 우선 스케줄링 | 작업시간이 가장 작은 프로세스부터 처리하며 타임슬라이스 만큼 CPU를 사용 | ||
| 우선순위 스케줄링 | 프로세스들에 우선순위를 부여하고 가장 높은 우선순위부터 실행하는 방법 | 기아현상 발생할 수 있음 | |
| 다단계 큐 스케줄링 | 큐를 여러개를 사용하면서 큐에 우선순위를 부여 해 높은 우선순위부터 처리함 | 큐마다 다른 스케줄링 알고리즘을 사용 | 프로세스의 큐 이동이 불가 |
| 다단계 피드백 큐 스케줄링 | 프로세스가 큐사이를 이동하며 기아현상을 방지하는 방법 | 프로세스의 큐 이동이 가능 |
- 선입 선처리 스케줄링(FCFS 스케줄링:First Come First Served Scheduling)
- 준비큐에 삽입된 순서대로 프로세스들을 처리하는 비선점형 스케줄링방식
- 먼저 CPU할당을 요청한 프로세스에게 CPU를 할당해줌
- 프로세스의 대기시간이 많이 늘어날 수 있음
- 호위효과(convoy effect) : 작은 실행 시간을 가진 프로세스가 오래 기다리는 현상
- 최단 작업 우선 스케줄링(SJF 스케줄링:Shortest Job First Scheduling)
- 큐에 삽입된 프로세스중 CPU이용시간이 가장 작은 프로세스를 먼저 실행하는 방식
- 기본적으로 비선점형 스케줄링 알고리즘으로 분류함
- 호위효과를 방지 할 수 있음
- 선점형 스케줄링 알고리즘으로도 구현이 가능하다 ⇒ 선점형 최단 작업 우선 스케줄링
- 라운드 로빈 스케줄링(Round Robin Scheduling)
- 정해진 타임 슬라이스만큼의 시간동안 돌아가면서 CPU를 이용하는 선점형 스케줄링
- 정해진 시간내에 완료를 못하면 큐 맨뒤에 다시 삽입함
- 선입 선처리 스케줄링 개념 + 타임 슬라이스 개념
- 타임슬라이스 : 각 프로세스가 CPU를 사용할수 있는 정해진 시간
- 타임 슬라이스 시간을 결정하는것이 중요하다
- 타임 슬라이스가 크면 호위효과가 발생
- 타임 슬라이스가 작으면 문맥교환의 비용이 커져 전환하는데 더 집중하게 됨
- 최소잔여시간 우선 스케줄링(SRT 스케줄링:Shortest Remanining Time)
- 작업시간이 가장 작은 프로세스부터 처리하면서 타임슬라이스를 만큼 돌아가면서 CPU를 사용함
- 최단 작업 우선 스케줄링 알고리즘 + 라운드 로빈 알고리즘
- 우선순위 스케줄링(Priority Scheduling)
- 프로세스들에 우선순위를 판단해서 부여하고 그 중 가장 높은 우선순위부터 실행하는 방법
- 기아현상(Starvation) : 준비큐에 먼저 삽입된 우선순위가 낮은 프로세스는 우선순위가 높은 프로세스에 의해서 실행이 계속 연기되는 현상
- 에이징 :기아현상 방지 기법. 오랜시간 대기한 프로세스의 우선순위를 높여서 실행할수 있게 함
- 다단계 큐 스케줄링(Multilevel Queue Scheduling)
- 우선순위별의 큐를 여러개를 사용하는 방법. 우선순위가 높은 큐부터 실행함
- 우선순위 스케줄링의 발전된 형태
- 큐마다 다른 스케줄링 알고리즘을 사용할 수 있음
- 프로세스들이 큐 사이를 이동할 수 없어서 기아현상이 발생할 수 있음
- 다단계 피드백 큐 스케줄링(Multilevel Feedback Queue Scheduling)
- 가장일반적인 CPU스케줄링 알고리즘
- 프로세스의 CPU 이용시간이 길면 낮은 우선순위 큐로 이동시키고 낮은 우선순위 큐에서 프로세스가 오래기다면 높은 우선순위로 이동시킨다
- 프로세스가 큐사이의 이동이 가능하게 하여 기아현상을 방지하는 방법
📚마무리 문제
P.326-327
1번 스케줄링설명중 틀린것은? (4)번
1) 운영체제는 우선순위를 토대로 프로세스들을 스케줄링 한다
2) 운영체제는 스케줄링 큐를 사용해서 스케줄링할 프로세스들을 관리한다
3) 준비 큐에는 준비상태인 프로세스들, 대기큐에는 대기상태인 프로세스가 삽입된다
4) 선점형 스케줄링은 프로세스가 이용중인 자원을 빼앗을수 없는 방식이다
2번 (1) 준비 큐 (2) 대기 큐
3번 선점형 스케줄링과 비선점형 스케줄링 설명에 대해 틀린것은? (2)번
1) 선점형 스케줄링은 어느 한 프로세스가 자원을 독점할 수 없는 스케줄링 방식이다
2) 선점형 스케줄링은 문맥교환 과정의 오버헤드가 비선점형 스케줄링에 비해 적다
3) 비점형 스케줄링은 어느 한 프로세스가 자원을 독점할 수 있는 스케줄링 방식이다
4) 비선점형 스케줄링은 문맥교환 과정의 오버헤드가 선점형 스케줄링에 비해 적다
P.337
1번 📌 선택미션
준비큐에 프로세스 A, B, C, D순으로 삽입되었다고 가정 했을때 선입처리 스케줄링 알고리즘을 적용한다면 어떤 프로세스 순서대로 CPU를 할당 받는가? (3)번 A-B-C-D 순
1) A-D-B-C
2) B-C-A-D
3) A-B-C-D
4) D-C-B-A
2번 단어 찾아 쓰기
- 우선순위가 낮아 실행이 계속 연기되는 문제는? 기아 현상
- 우선순위가 낮아 실행이 계속 연기되는 문제를 해결하기 위해서 우선순위를 점차 높이는 방법은? 에이징 기법
