[CS 스터디] 1.3, 1.4 스케줄링 & 메모리 관리 전략

Gamchan Kang·2024년 4월 18일

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1.3.1 스케줄링의 목적 (중요도 1)

공평성: 모든 프로세스가 공평하게
효율성: 자원이 사용되지 않는 시간이 없도록
안정성: 높은 우선순위 프로세스를 먼저
반응 시간 보장: 프로세스가 일정 시간 내에 응답할 수 있도록
무한 연기 방지: 프로세스 처리가 무한히 연기되지 않도록

1.3.2 스케줄링의 단계 (중요도 3)

장기 스케줄링(잡 스케줄링, 승인 스케줄링): 준비 큐에 어떤 프로세스를 넣을지 결정하여 메모리에 올라가는 프로세스 수 조절. 현대 운영체제에서 시분할 시스템을 사용하여 대부분 사용 X
중기 스케줄링: 메모리에 로드된 프로세스 수를 동적으로 조절. 프로세스가 많이 로드 될 시, 스왑 아웃으로 일부 프로세스를 통째로 저장
단기 스케줄링(CPU 스케줄링): 준비 큐에 있는 프로세스 중, 알고리즘을 통해 어떤 프로세스를 먼저 실행(디스패치) 할지 결정

스와핑: 프로세슬르 통째로 메모리 영역/저장 공간으로 옮기는 것
스왑 아웃: 메모리 공간보다 많은 프로세스가 로드 → 중기 스케줄러가 준비/대기 중인 프로세스를 저장 공간으로 옮겨 저장
스왑 인: 스왑 아웃한 프로세스에거 요청이 오면 다시 메모리에 로드

import multiprocessing
import time
import psutil


def process_task():
    print(f"Process {multiprocessing.current_process().pid} started")
    time.sleep(10)
    print(f"Process {multiprocessing.current_process().pid} finished")
    
def monitor_processes(processes):
    try:
        while processes:
            for process in list(processes):
                proc = psutil.Process(process.pid)
                print(f"PID: {process.pid}, Name: {proc.name()}, State: {proc.status()}")
                if not process.is_alive():
                    processes.remove(process)
    except KeyboardInterrupt:
        print("Monitoring stopped")
        
        
if __name__ == "__main__":
    processes = []
    for _ in range(5):
        p = multiprocessing.Process(target=process_task)
        p.start()
        processes.append(p)
        
    for p in processes:
        p.join()

Process 1627 started
Process 1625 started
Process 1630 started
Process 1628 started
Process 1631 started
Process 1627 finished
Process 1625 finished
Process 1630 finished
Process 1628 finished
Process 1631 finished

1.3.3 스케줄링 알고리즘 (중요도 3)

평가 기준

CPU 사용률
처리량
응답 시간
반환 시간
대기 시간

비선점형 스케줄링

실행 중인 프로세스가 종료될 때가지 다른 프로세스를 실행할 수 없음을 의미
FCFS 스케줄링: 준비 큐에 먼저 들어온 프로세스를 먼저 처리
SJF 스케줄링: 실행 시간이 짧은 프로세스를 먼저 처리 → 실행 시간이 긴 프로세스는 기아 상태가 될 수 있음

선점형 스케줄링

스케줄러가 실행 중인 프로세르를 중단시키고 다른 프로세스를 실행할 수 있음
RR(Round Robin) 스케줄링: 모든 프로세스를 일정 시간 동안 실행, 초과 시 다른 프로세스 실행.
장점: 응답 속도가 빠름
단점: 콘텍스트 스위칭이 빈번하게 일어나 오버헤드가 큼
SRTF 스케줄링: 준비 큐에 대기 시간이 가장 짧게 남은 프로세스를 우선 실행
장점: 평균 대기 시간이 짧음
단점: 수행 시간이 긴 프로세스는 기아 상태
멀티 레벨 스케줄링: 준비 큐를 여러 개로 분리 → 각 우선순위, 각자 다른 스케줄링 알고리즘 → 각 큐는 다시 foreground 큐와 background 큐로 나뉨.
foreground 큐: 응답 속도가 중요한 프로세스
background 큐: 응답 속도보다 성능을 중요시하는 프로세스