CPU 스케줄링 알고리즘
CPU 스케줄링 알고리즘
CPU 스케줄러는 CPU 스케줄링 알고리즘에 따라 프로세스에서 해야 하는 일을 스레드 단위로 CPU에 할당한다. CPU 스케줄링 알고리즘을 쉽게 그림을 표현하면 아래와 같다.
프로그램이 실행될 때에 CPU 스케줄링 알고리즘이, 어떤 프로그램에 CPU 소유권을 줄 것인지 결정하게 된다. 이 알고리즘은 CPU 이용률은 높게, 주어진 시간에 많은 일을 하게 하는 것을 목표로 하고, 준비 큐(ready queue)에 있는 프로세스는 적게, 응답 시간은 짧게 설정하는 것을 목표로 한다.
비선점형 방식
비선점형 방식
'비선점형 방식(non-preemptive)'은 프로세스가 스스로 CPU 소유권을 포기하는 방식이다. 또한, 강제로 프로세스를 중지하지 않는다. 따라서 컨텍스트 스위칭으로 인한 부하가 적다.
FCFS
'FCFS(First Come, First Served)'는, 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)'는 실행 시간이 가장 짧은 프로세스를 가장 먼저 실행하는 알고리즘이다. 긴 시간을 가진 프로세스가 실행되지 않는 현상(starvation)이 일어나며, 평균 대기 시간이 가장 짧다. 하지만 실제 실행 시간을 알 수 없기 때문에 과거의 실행했던 시간을 토대로 추측해서 사용한다.
우선순위
기존의 SJF 스케줄링의 경우, 긴 시간을 가진 프로세스가 실행되지 않는 현상이 있다. 우선순위는 오래된 작업일수록 '우선순위를 높이는 방법(aging)'을 통해 단점을 보완한 알고리즘이다.
선점형 방식
선전형 방식
'선점형 방식(preemptive)'은, 현대 운영체제가 쓰는 방식으로, 지금 사용하고 있는 프로세스를 알고리즘에 의해 중단시키고, 강제로 다른 프로세스에 CPU 소유권을 할당하는 방식이다.
라운드 로빈
'라운드 로빈(RR, Round Robin)'은 현대 컴퓨터가 쓰는 스케줄링인 우선순위 스케줄링의 일종으로, 각 프로세스는 동일한 할당 시간을 주고, 그 시간 안에 끝나지 않으면 다시 준비 큐의 뒤로 가는 알고리즘이다
-> a만큼의 할당 시간이 부여되었고, N개의 프로세스가 운영된다고 할 때, (N-1)*a 만큼의 시간이 지나면 자기 차례가 오게 된다. 할당 시간이 너무 크면 FCFS가 되고, 짧으면 컴텍스트 스위칭이 잦아져 오베헤드, 즉 비용이 커지게 된다. 일단적으로 전체 작업 시간은 길어지지만, 평균 응답 시간은 짧아진다는 특징이 있다.
또한, 로드밸런서에서 '트래픽 분산 알고리즘'으로도 쓰인다.
SRF
앞서 말한 SJF는 중간에 실행 시간이 더 짧은 작업이 들어와도, 기존 짧은 작업을 모두 수행하고 그 다음 짧은 작업을 이어나가는 방식이다. 하지만 'SRF(Shortest Remaining Time First)'는, 중간에 더 짧은 작업이 들어오면 수행하던 프로세스를 중지하고 해당 프로세스를 수행하는 알고리즘이다.
다단계 큐
'다단계 큐'는, 우선순위 따른 준비 큐를 여러 개 사용하고, 큐마다 라운드 로빈이나, FCFS 등 다른 스케줄링 알고리즘을 적용한 것을 말한다. 큐 간의 프로세스 이동이 안되므로 스케줄링 부담이 적지만, 유연성이 떨어지는 특징을 가지고 있다.
