4. CPU 스케줄링 알고리즘
⭐CPU 스케줄러란?
CPU 스케줄링 알고리즘에 따라 프로세스에서 해야 하는 일을 스레드 단위로 CPU에 할당
프로그램이 실행될 때, CPU 스케줄링 알고리즘이 어떤 프로그램에 CPU 소유권을 줄 것인지 결정함
목표
- CPU 이용률은 높게,
- 주어진 시간에 많은 일을 하게,
- 준비 큐(ready queue)에 있는 프로세스는 적게,
- 응답 시간은 짧게 설정하는 것
1. 비선점형 방식(non-preemptive)이란?
프로세스가 스스로 CPU 소유권을 포기하는 방식
- 강제로 프로세스를 중지하지 않음
- 컨텍스트 스위칭으로 인한 부하가 적음
FCFS (First Come, First Served)
가장 먼저 온 것을 가장 먼저 처리하는 알고리즘
단점
길게 수행되는 프로세스 때문에 ‘준비 큐에서 오래 기다리는 현상(convoy effect)’이 발생
SJF (Shortest Job First)
실행 시간이 가장 짧은 프로세스를 가장 먼저 실행하는 알고리즘
특징
긴 시간을 가진 프로세스가 실행되지 않는 현상(starvation)이 일어나며 평균 대기 시간이 가장 짧음
실제로는 실행 시간을 알 수 없기 때문에 과거의 실행했던 시간을 토대로 추측해서 사용
우선순위
오래된 작업일수록 우선순위를 높이는 방법(aging)
기존 SJF 스케줄링의 경우 긴 시간을 가진 프로세스가 실행되지 않는 단점이 있음 (우선순위 알고리즘으로 보완)
2. 선점형 방식(preemptive)이란?
현대 운영체제가 쓰는 방식으로 지금 사용하고 있는 프로세스를 알고리즘에 의해 중단시켜 버리고 강제로 다른 프로세스에 CPU 소유권을 할당하는 방식
라운드 로빈(RR, Round Robin)
현대 컴퓨터가 쓰는 스케줄링인 우선순위 스케줄링(priority scheduling)의 일종
각 프로세스는 동일한 할당 시간을 주고 그 시간 안에 끝나지 않으면 다시 준비 큐(ready queue)의 뒤로 가는 알고리즘
ex) q만큼의 할당 시간이 부여되었고 N개의 프로세스가 운영된다고 하면 (N - 1) * q 시간이 지나면 자기 차례가 오게 됨
특징
- 할당 시간이 너무 크면 FCFS가 되고 짧으면 컨텍스트 스위칭이 잦아져서 오버헤드, 즉 비용이 커짐
- 일반적으로 전체 작업 시간은 길어지지만 평균 응답 시간은 짧아짐
- ex ) 로드밸런서에서 트래픽 분산 알고리즘으로도 쓰임
SRF
SJF : 중간에 실행 시간이 더 짧은 작업이 들어와도 기존 짧은 작업을 모두 수행하고 그다음 짧은 작업을 이어나감
SRF : 중간에 더 짧은 작업이 들어오면 수행하던 프로세스를 중지하고 해당 프로세스를 수행하는 알고리즘
다단계 큐
우선순위에 따른 준비 큐를 여러 개 사용
큐마다 라운드 로빈이나 FCFS 등 다른 스케줄링 알고리즘을 적용한 것
큐 간의 프로세스 이동이 안 되므로 스케줄링 부담이 적지만 유연성이 떨어지는 특징
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