[스터디][운영체제] Chapter 04. CPU 스케줄링

1. CPU 스케줄링

CPU 스케줄러는 프로세스가 생성된 후 종료될때까지 모든 상태변화를 조정하는 일을 하며, CPU 스케줄링은 CPU 스케줄러가 하는 모든 작업을 가리킨다.

 

2. 스케줄링의 단계

• 고수준 스케줄링 : 시스템 내의 전체 프로세스 수를 조절하는 것 이다.
• 중간 수준 스케줄링 : 전체 시스템의 활성화된 프로세스 수를 조절하여 과부하를 막는 것 이다.
• 저수준 스케줄링 : 어떤 프로세스에 CPU를 할당할지, 어떤 프로세스를 대기상태로 보낼지 등을 결정하는 것 이다.

3. 스케줄링의 목적

• 공평성 : 모든 프로세스가 자원을 공평하게 배정받아야 하며, 자원 배정과정에서 특정 프로세스가 배제되어서는 안된다.
• 효율성 : 시스템 자원이 유휴시간 없이 사용되도록 스케줄링을 하고, 유휴 자원을 사용하려는 프로세스에는 우선권을 주어야한다.
• 안정성 : 우선순위를 사용하여 중요 프로세스가 먼저 작동하도록 배정함으로써 시스템 자원을 점유하거나 파괴하려는 프로세스로부터 자원을 보호해야한다.
• 확장성 : 프로세스가 증가해도 시스템이 안정적으로 작동하도록 조치해야한다. 또한 시스템 자원이 늘어나는 경우 이 혜택이 시스템에 반영되게 해야한다.
• 반응시간 보장 : 응답이 없는경우 사용자는 시스템이 멈춘 것으로 가정하기 떄문에 시스템은 적절한 시간 안에 프로세스의 요구에 반응해야한다.
• 무한 연기 방지 : 특정 프로세스의 작업이 무한히 연기되어서는 안된다.

4. 스케줄링 시 고려사항

우선순위가 높은 프로세스에 CPU를 먼저 할당한다. 우선순위가 높은 프로세스는 커널 프로세스, 전면 프로세스, 대화형 프로세스, 입출력 집중 프로세스, 우선순위가 낮은 프로세스는 일반 프로세스, 후면 프로세스, 일괄 작업 프로세스, CPU 집중 프로세스이다.

 

5. 다중큐

프로세스를 효율적으로 관리하기 위해 큐를 여러개 두어 관리하는 것을 말한다. 준비상태에서는 우선순위에 따라 다중큐를 운영하고, 대기상태에서는 같은 입출력을 요구한 프로세스들을 모아 다중큐를 운영한다.

 

6. 스케줄링 알고리즘

• FCFS 스케줄링 : 준비큐에 도착한 순서대로 CPU를 할당하는 비선점형 스케줄링 방식이다.
• SJF 스케줄링 : 준비큐에 있는 프로세스 중에서 실행시간이 가장 짧은 작업부터 CPU를 할당하는 비선점형 방식이다.
• HRN 스케줄링 : CPU를 할당받기 위해 기다린 시간과 CPU 사용시간을 고려하여 스케줄링을 하는 비선점형 방식이다.
• 라운드 로빈 스케줄링 : 한 프로세스가 할당받은 시간(타임 슬라이스) 동안 작업을 하다가 작업을 완료하지 못하면 준비큐의 맨 뒤로 가서 자기 차례를 기다리는 선점형 방식이다.
• SRT 스케줄링 : 기본적으로 라운드 로빈 스케줄링을 사용하지만, CPU를 할당받을 프로세스를 선택할떄 남아있는 작업 시간이 가장 적은 프로세스를 선택하는 선점형 방식이다.
• 우선순위 스케줄링 : 프로세스는 중요도에 따라 우선순위를 갖는데 이러한 우선순위를 반영하여 CPU를 할당하는 방식이다. 선점형 혹은 비선점형 방식으로 구현이 가능하다.
• 다단계 큐 스케줄링 : 우선순위에 따라 준비큐를 여러개 사용하는 선점형 방식이다. 프로세스는 운영체제로부터 부여받은 우선순위에 따라 해당 우선순위의 큐에 삽입되어 실행된다.
• 다단계 피드백 큐 스케줄링 : 다단계 큐 스케줄링과 기본적인 형태가 같지만, CPU를 사용하고 난 프로세스가 원래의 큐로 되돌아가지 않고 우선순위가 하나 낮은 큐의 끝으로 들어간다.