[운영체제] 프로세스 스케줄링 개념 정리

프로세스 스케줄링 = CPU 스케줄링

운영체제가 수행해야할 역할 중 가장 핵심적인 역할이다.

각각의 운영체제는 자기만의 강점이 될 수 있는 스케줄링 알고리즘을 가지고 있다.

 

 

스케줄링 큐 (queue)

운영체제가 이해하는 프로세스는 PCB이기 때문에, 스케줄링 큐는 PCB의 링크드 리스트로 관리되고 있다.

 

여기까지 이해가 되지 않는다면, 프로세스에 대한 기본적인 개념을 다지자.
[운영체제] 프로세스의 개념 정복하기
[운영체제] 프로세스의 생성과 종료 / 요약 정리

 

1. Job queue : 시스템 안에 존재하는 프로세스들

2. Ready queue : 메모리 상 존재하며 실행 준비가 되어 있는 프로세스들

3. Device queue : 입출력 장치의 사용을 기다리는 프로세스들

 

위 그림처럼 프로세스들은 스케줄러 알고리즘에 따라 여러 queue 사이를 옮겨다니며 작업을 수행한다.

 

선점 스케줄링 (Preemptive Scheduling)

운영체제의 판단에 따라 현재 실행 중인 프로세스를 강제로 중단시키고, CPU 스케줄링을 수행한다.

타이머 인터럽트가 발생하거나 입출력 완료 시에 해당 된다.

장점 : 각 프로세스의 빠른 응답을 지원할 수 있다.

단점 : 문맥 교환(Context Switch)을 위한 커널 코드가 실행이 빈번하게 발생하여 overhead가 증가한다. 

(현재 프로세스의 PCB 저장과 새로운 프로세스를 위한 PCB 복구를 위한 overhead)

 

비선점 스케줄링 (Nonpreemptive Scheduling)

현재 실행 중인 프로세스가 자발적으로 CPU 사용을 중단하는 경우에만 CPU 스케줄링을 수행하는 방법

실행중인 프로세스가 종료되거나 (Running -> Terminated)

외부 장치 입출력 요청 시 (Running -> Waiting) 프로세스가 스스로 CPU 사용을 중단하고, 자신의 상태를 변경한다.

 

스케줄링 평가 기준

어떤 알고리즘이 스케줄링을 잘 하고 있는 것인지를 무엇을 기준으로 판단할 것인가?

 

- 시스템 관점

1. CPU 이용률 

스케줄링할 프로세스가 많이 있는 상황에서 CPU를 놀리는 일이 없도록 하는 것이 좋은 스케줄링 알고리즘이다. 

예) CPU가 놀고 있는데 모든 프로세스가 Ready상태에 있다면 좋은 스케줄링이 아니다.

 

2. 처리율 

단위 시간 동안에 완료된 프로세스의 개수가 많을 수록 좋다.

 

- 프로세스 관점

1. 총 실행 시간 

한 프로세스가 시작부터 실행이 완료되기까지의 전체시간이 짧을 수록 좋다.

메모리 적재, Ready queue 대기 시간, CPU 실행, 입출력 처리 등의 합

 

2. 대기 시간 (Waiting)

Ready queue에서 Running 되기까지 대기한 시간

 

3. 응답 시간 (Response Time)

프로세스의 요청에 응답하기까지 걸린 시간

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결론 (Conclusion)

컴퓨터 시스템에서 성능을 이야기할 때,

단위 시간동안 많은 작업을 할 수 있어야 하고 (CPU를 놀리지 말아야 하고)

하나의 작업은 빨리 끝나야 한다.  (응답 시간이 빨라야 한다.)