[03] CPU 스케줄링

 

 

- CPU 스케줄링 (CPU scheduling)

 : OS가 프로세스들에게 공정/합리적으로 COU 자원을 배분하는 것, 컴퓨터 성능과도 직결되는 문제

 

 

- 프로세스 우선순위

 : OS는 프로세스마다 우선순위(priority)를 부여, PCB에 명시해 우선순위가 빠른 것부터 실행

 : 대부분의 프로세스 -> CPU와 입출력장치를 모두 사용하며 실행(실행과 대기상태를 반복하며 실행). 

 

 : 입출력 집중 프로세스(I/O bound process) : 비디오재생, 디스크 백업 작업 등

 : CPU 집중 프로세스(CPU bound process) : 복잡한 수학 연산, 컴파일 등

 ==> 입출력 집중 프로세스를 가능한 빨리 실행해 끊임없이 작동하고 그 다음 CPU 집중 프로세스에 집중적으로 할당하는 것이 효율적. ( 입출력 집중 프로세스 -> 대기상태가 될 예정이기에 다른 프로세스가 CPU사용 가능)

 

 

- 스케줄링 큐

 : OS가 매번 모든 PCB를 검사해 자원을 이용할 프로세스를 결정하는 것은 매우 비효율적.

 : OS는 프로세스들에게 '줄을 서서 기다릴 것'을 요구하며 이 줄(스케줄링 큐)을 구현하고 관리함.

 : 준비큐(CPU를 이용하고 싶은 프로세스), 대기큐(입출력장치를 이용하기 위해 대기상태에 접어든 프로세스)

 

 

- 선점형과 비전섬형 스케줄링

 : 선점형 스케줄링(preemptive scheduling) : 프로세스가 CPU 자원을 강제로 빼앗아 다른 프로세스에게 할당\

 : 비선정형 스케줄링 : (non-preemptive) : 하나의 프로세스가 자원을 사용하고 있다면, 이 프로세스가 종료되거나 스스로 대기 상태에 접어들기 전까지 끼어들 수 없음

 

 

 

< CPU 스케줄링 알고리즘 >

 

1. 선입 선처리 스케줄링(FCFS 스케줄링, First Come First Served Scheduling)

 : 준비 큐에 삽입된 순서대로 프로세스를 처리하는 비선점형 스케줄링, 때때로 프로세스들이 기다리는 시간이 매우 길어질 수 있음. 호위효과(모든 다른 프로세스들이 하나의 긴 프로세스가 CPU를 양도하기를 기다리는 것) 발생

 

 

2. 최단 작업 우선 스케줄링 (SJF 스케줄링, Shortest Job First Scheduling)

 : 준비 큐에 삽입된 프로세스 중 CPU 이용 시간의 길이가 가장 짧은 프로세스부터 실행, 비선점형으로 분류되나, 선점형으로 구현할 수 있음 (요게 최소 잔여 시간 우선 스케줄링)

 

 

3. 라운드 로빈 스케줄링 (round robin scheduling)

 : 선입 선처리 스케줄링 + 타임 슬라이스(각 프로세스가 CPU를 사용할 수 있는 정해진 시간을 의미)

 

 

4. 최소 잔여 시간 우선 스케줄링 (SRT, Shortest Remaining Time)

 : 2번 + 3번 알고리즘

 : 프로세들은 정해진 타임 슬라이스만큼 CPU를 사용하되, CPU 사용 다음 프로세스로는 남아있는 작업 시간이 가장 적은 프로세스 선택

 

 

5. 우선순위 스케줄링 (priority scheduling)

 : 프로세스들에 우선순위 부여, 가장 높은 우선순위를 가진 프로세스부터 실행하는 알고리즘

 : 문제 발생 -> 우선순위가 낮은 프로세스는 계속 연기 상태에 빠져 기아 현상이 일어날 수 있음.

 : 이를 막기 위한 대표적인 방법 - 에이징(aging) : 오랫동안 대기한 프로세스의 우선순위를 점차 높임

 

 

6. 다단계 큐 스케줄링 (multilevel queue scheduling)

 : 우선순위별 준비 큐를 여러 개 사용함, 프로세스 유형별, 큐별로 타임 슬라이스 여러 개 지정, 큐마다 다른 스케줄링 알고리즘 사용 가능, 기아 현상 발생 가능

 

 

7. 다단계 피드백 큐 스케줄링 (multilevel feedback queue scheduling)

 : 가장 일반적인 CPU 스케줄링 알고리즘, 6번과 비슷하게 작동하나 프로세스들이 큐 사이를 이동 가능함.