CPU Scheduling

운영체제 포스팅에서 잠시 말했듯, CPU 스케줄링은 컴퓨터의 프로세스 들에게 어떻게, 언제 CPU를 할당할 것인지 결정하는 것을 말한다. 보다 효율적으로 CPU 를 사용하기 위한 과정이기 때문에 프로세스의 규모, 적용시기에 따라 3가지 단계로 나뉜다.

• 장기 스케줄링 : 새로운 프로세스가 들어올때 어떤 프로세스를 메모리에 저장할지 결정하는 단계이다.

• 중기 스케줄링 : 메모리 부족현상이 발생할 경우, 메모리에 저장된 프로세스 중 어떤 프로세스를 메모리에서 제거할지 결정하는 단계이다.

• 단기 스케줄링 : CPU 를 할당 받기 위해 기다리는 프로세스 중, 어떤 프로세스를 선택하여 할당할지 결정하는 단계이다.

이 과정을 통해 CPU 를 할당하게 되는데, 할당받을 프로세스를 정하는 방법이 바로 스케줄링 알고리즘 이다.

스케줄링 알고리즘

이 스케줄링 알고리즘은 크게 선점형 스케줄링 / 비선점형 스케줄링 2가지로 나뉜다.

• 물론 이 알고리즘을 통하여 CPU를 할당하지만, 각각의 프로세스에는 우선순위라는 것이 존재한다.

  • 프로세스는 크게 커널 프로세스, 일반 프로세스로 나뉘는데 커널 프로세스는 운영체제의 핵심 기능 (시스템 안정성 / 보안)을 수행하기 위한 프로세스로, 일반 프로세스 보다 우선순위가 높다.

선점형 스케줄링

운영체제가 프로세스 실행중, 다른 프로세스로 제어권을 뺏은 후 해당 프로세스를 중지시키고, 우선순위가 더 높은 다른 프로세스 에게 제어권을 넘겨주는 방식을 말한다.

Priority Scheduling

단어 그대로 우선순위가 높은 프로세스 부터 실행하는 방식이다. 위에서 말한 것처럼 우선순위는 프로세스가 하는 역할에 따라 정적으로 부여되지만, 동적으로 변화할수도 있다.

우선순위가 높은, 다시말해 중요한 작업을 수행하는 프로세스 부터 실행하기 때문에 중간에 우선순위가 높은 프로세스가 계속 들어올경우에 우선순위가 낮은 프로세스는 계속해서 기다릴수 밖에 없는 현상이 발생한다.

Round Robin

각 프로세스 에게 일정한 시간을 부여하고 해당 시간이 지나면 다음 프로세스 에게 CPU 를 넘겨주는 방식(넘겨주는 시간을 할당시간이라고 한다.) 이다. 이 할당시간이 짧으면 잦은 의 발생으로 오버헤드 가 커질수 있고, 길면 다른 프로세스들의 대기시간이 길어진다.

비선점형 스케줄링

선점형 스케줄링 과 반대로, 실행중인 프로세스 에게 제어권을 뺏을수 없고, 반드시 프로세스가 종료되거나, 입출력 같은 이벤트가 발생 해야만 제어권을 넘길수 있는 방식이다.

FCFS (First-Come, First-Served)

우리에게 익숙한 선착순방식이다. CPU가 현재 실행중인 작업을 완료하면, 대기중인 프로세스 중 가장 먼저 들어온 프로세스를 실행하는 방식이다. 가장 간단한 방식이지만, 먼저 들어온 프로세스의 작업처리시간이 길경우, 평균 대기시간이 길어질수 있다.

SJF (Shortest Job first)

대기중인 프로세스 중, 가장 작업 처리시간이 짧은 프로세스 부터 실행하는 방식이다. 따라서 각 프로세스의 작업 처리 시간을 먼저 알고 있어야하며, 작업 처리 시간 예측이 어려울 경우, 평균 대기시간이 길어질 수 있다. 또한 작업 처리 시간이 짧은 프로세스 부터 실행되기 때문에, 처리시간이 긴 프로세스의 경우 계속해서 대기해야하는 현상이 발생한다.