면접을 위한 CS 전공지식 노트 [CHAPTER 3] (4)

[SECTION 3.4] - CPU 스케줄링 알고리즘

 

CPU 스케줄러는 CPU 스케줄링 알고리즘에 따라 프로세스에서 해야 하는 일을 스레드 단위로 CPU에 할당한다. 

CPU 스케줄링 알고리즘

프로그램이 실행될 때는 CPU 스케줄링 알고리즘이 어떤 프로그램에 CPU 소유권을 줄 것인지 결정한다.

이 알고리즘은 CPU 이용률은 높게, 주어진 시간에 많은 일을 하게, 준비 큐(ready queue)에 있는 프로세스는 적게, 응답 시간은 짧게 설정하는 것을 목표로 한다. 

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3.4.1 비선점형 방식

비선점형 방식(non-preemptive)이란?

- 프로세스가 스스로 CPU 소유권을 포기하는 방식이며, 강제로 프로세스를 중지하지 않는다. 

👉🏻 따라서 컨텍스트 스위칭으로 인한 부하가 적다. 

 

 

FCFS

FCFS(First Come, First Served)란?

- 가장 먼저 온 것을 가장 먼저 처리하는 알고리즘이다. 

- 길게 수행되는 프로세스 때문에 '준비 큐에서 오래 기다리는 현상(convoy effect)'이 발생하는 단점이 있다. 

 

 

SJF

SJF(Shortest Job First)란?

- 실행 시간이 가장 짧은 프로세스를 가장 먼저 실행하는 알고리즘이다. 

- 긴 시간을 가진 프로세스가 실행되지 않는 현상(starvation)이 일어나며 평균 대기시간이 가장 짧다.

❗️하지만, 실제로는 실행 시간을 알 수 없기 때문에 과거의 실행했던 시간을 토대로 추측해서 사용한다.

 

 

우선순위

기존 SJF 스케줄링의 경우 긴 시간을 가진 프로세스가 실행되지 않는 현상이 있었다. 

이는 오래된 작업일수록 '우선순위를 높이는 방법(aging)'을 통해 단점을 보완한 알고리즘이다. 

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3.4.2 선점형 방식

선점형 방식(preemptive)이란?

- 현대 운영체제가 쓰는 방식으로 지금 사용하고 있는 프로세스를 알고리즘에 의해 중단시켜 버리고 강제로 자른 프로세스에 CPU 소유권을 할당하는 방식을 말한다. 

 

 

라운드 로빈(RR, Round Robin)

라운드 로빈이란?

- 현대 컴퓨터가 쓰는 스케줄링인 우선순위 스케줄링(priority scheduling)의 일종으로 각 프로세스는 동일한 할당 시간을 주고 그 시간 안에 끝나지 않으면 다시 준비 큐의 뒤로 가는 알고리즘이다. 

 

 

SRF(Shortest Remaining Time First)

SRF란?

- 중간에 더 짧은 작업이 들어오면 수행하던 프로세스를 중지하고 해당 프로세스를 수행하는 알고리즘이다. 

 

 

다단계 큐

다단계 큐란?

- 우선순위에 따른 준비 큐를 여러 개 사용하고, 큐마다 라운드 로빈이나 FCFS 등 다른 스케줄링 알고리즘을 적용한 것을 말한다. 

- 큐 간의 프로세스 이동이 안 되므로 스케줄링 부담이 적지만 유연성이 떨어지는 특징이 있다. 

다단계 큐