1. CPU 스케줄링 알고리즘
- CPU core가 하나라면 한 번에 하나의 프로세스만 실행 가능
- 이때 필요한 것이 CPU스케줄링
- 언제 어떤 프로세스에 CPU를 할당할지 결정하는 작업
- CPU이용률은 높게, 주어진 시간에 많은 일을 하게, 준비 큐에있는 프로세스는 적게, 응답시간은 짧게 설정하는 것을 목표로 한다
2. CPU 스케줄링 종류
CPU 스케줄러는 언제 스케줄링을 결정하는가?
1) 실행(running) 상태에서 대기(waiting) 상태로 전환(switching)될 때
2) 실행(running) 상태에서 준비(ready) 상태로 전환(switching)될 때
3) 대기(waiting) 상태에서 준비(ready) 상태로 전환(switching)될 때
4) 종료(Terminated)될 때- 비선점형(non-preemptive) 스케줄링 : 1번과 4번 상황에서만 스케줄링이 발생하는 것
- 선점형(preemptive) 스케줄링 : 이외의 모든 스케줄링
1) 비선점형 스케줄링
- 어떤 프로세스가 CPU를 점유하고 있다면 이를 뺏을 수 없는 방식
- 강제로 프로세스를 중지하지 않음
- 문맥교환으로 인한 부하가 상대적으로 적지만 프로세스의 배치에 따라 효율성 차이가 많음
(1) FCFS (First Come, First Served)
- 가장 먼저 요청한 프로세스에 CPU를 할당해주는 선착순 방식
- Convey Effect(호위효과)가 발생할 수 있음
- Convey Effect : 몇 개의 시간이 오래 걸리는 프로세스로 인해 전체 OS가 느려지는 현상
(2) SJF (Shortest Job First)
- 실행 시간이 가장 짧은 프로세스를 먼저 실행하는 알고리즘
- 실행되고 있는 프로세스는 중단 없이 끝까지 실행함
- 실제로는 프로세스의 CPU 실행 시간을 예측하는 것이 어렵다는 문제가 있음
- Starvation(기아현상)이 발생할 수 있음
- Starvation : 긴 시간을 필요로 하는 프로세스가 우선순위가 계속 밀려 실행되지 못하고 무기한으로 대기하게 되는 현상
(3) 우선순위 (Priority)
- 각각의 프로세스에 우선순위 넘버가 있는 알고리즘
- SJF 알고리즘의 경우 Starvation(기아현상) 문제가 발생할 수 있는데 이를 해결하기 위해서 aging(노화)를 사용할 수 있음
- aging : 오래된 작업의 우선순위를 높여줌
2) 선점형 스케줄링
- 현대 운영체제가 사용하고 있는 방식
- 어떤 프로세스가 CPU를 할당받아 실행 중이더라도 운영체제가 이를 강제로 뺏을 수 있는 방식
- 알고리즘에 따라 강제로 중단시키고 다른 프로세스에 CPU를 할당하는 방식
- 처리시간이 매우 긴 프로세스의 CPU 사용 독점을 막을 수 있어 효율적인 운영 가능
- 잦은 컨텍스트 스위칭으로 인해 오버헤드가 커질 수 있음
(1) 라운드 로빈 (RR, Round Robin)
- 현대 컴퓨터가 사용하는 우선순위 스케줄링
- 각각의 프로세스에 동일한 할당 시간을 부여해서 해당 시간 동안만 CPU를 이용하게 함
- 할당 시간 내에 처리를 완료하지 못하면 강제 중단 후 다음 작업으로 넘어감
- 응답 시간을 빠르게 할 수 있다는 장점
- 할당 시간이 길면 FCFS처럼 작동하고, 반대로 할당 시간이 너무 짧으면 process sharing이라고 부른다
- process sharing : n개의 프로세스가 프로세서 속도의 1/n 씩으로 작동함을 의미
(2) SRF
- 현재 실행되고 있는 프로세스의 남은 시간보다 더 빨리 끝날 수 있는 짧은 프로세스가 들어오면 현재 실행되는 프로세스를 중단하고 짧은 프로세스를 실행하도록 바꾸게됨
- SRTF(Shortest Remaining Time First)라고도 부름
- 평균 대기 시간을 줄일 수 있지만 역시 다음 프로세스의 CPU burst time을 예측하는 것이 어렵다는 문제가 존재
(3) 다단계 큐 (Multilevel Queue)
- 우선순위에 따른 준비 큐가 여러 개의 큐들로 나뉘고 각각의 큐는 각자의 스케줄링 알고리즘을 가지고 있음
- 우선순위가 높은 큐부터 처리되기 때문에 낮은 큐의 프로세스가 처리가 안되는 Starvation(기아)현상이 나타날 수도 있음
- 각 큐 사이에서 프로세스들이 이동할 수 없어서 유연성이 떨어짐
늦깎이 애아빠 개발지망생