[운영체제] - 28강. CPU 스케줄링 개요

이 글은 한빛미디어 '혼자 공부하는 컴퓨터 구조 + 운영체제'를 공부하고 정리한 내용입니다.

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운영체제는 CPU를 어떻게 프로세스에 배분하는가?

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● CPU 스케줄링 : 운영체제에서 프로세스들에게 CPU 자원을 합당하게 배분하는 과정

 

○ 프로세스 우선순위

- 프로세스는 각자의 PCB에 우선순위를 가지고 있고, 보통 입출력 작업이 많은 프로세스가 우선순위가 높은 편이다.

- 프로세스는 프로세스 상태의 실행상태와 대기상태를 반복하며 실행하게 되는데, 실행상태동안 CPU를 사용하는 구간을 CPU 버스트(CPU Burst), 입출력 완료까지 대기상태로 기다리는 구간을 입출력 버스트(I/O Burst)라고 한다.

- 입출력 작업이 많은 프로세스를 입출력 집중 프로세스(I/O Bound Process), CPU 작업이 많은 프로세스를 CPU 집중 프로세스(CPU Bound Process)라고 하는데, 운영체제는 각 프로세스의 상황에 맞게 CPU를 배분한다.

(입출력 집중 프로세스는 입출력 버스트가 길어 완료 후 다시 준비상태로 돌아오기까지 CPU 집중 프로세스에 비해 시간이 걸린다. 때문에 우선적으로 배정받아 처리한다.)

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○ 스케줄링 큐 : 운영체제에서 자원을 사용하고자 하는 프로세스들을 줄세우는 대기줄.

- 대표적인 스케줄링 큐는 CPU를 이용하기 위한 준비 큐(Ready Queue) 와 입출력 완료를 기다리는 대기 큐(Waiting Queue)가 있다.

- 운영체제는 대부분의 자원을 큐로 관리하며, 준비 큐는 FIFO 형식으로 들어가되 우선순위를 고려하고, 대기 큐는 입출력이 완료되어 완료 인터럽트가 발생하면 해당 프로세스의 PCB를 준비상태로 변경후 대기 큐에서 제거한다.

스케줄링 큐를 추가한 프로세스 상태 다이어그램

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● 선점형 스케줄링 & 비선점형 스케줄링

- 프로세스가 CPU를 비롯한 자원을 사용하고 있더라도 운영체제가 프로세스로부터 자원을 강제로 빼앗아 다른 프로세스에 할당할 수 있는 스케줄링 방식을 선점형 스케줄링(Preemptive Scheduling)이라고 한다.

- 타이머 인터럽트로 인해 자원 이용중인 프로세스를 다른 프로세스로 문맥 교환 하는 방식은 선점형 스케줄링의 일종으로 볼 수 있다.

- 반대로 하나의 프로세스가 자원을 이용하고 있을 때 프로세스가 종료되거나 대기상태로 접어들기 전까지 끼어들 수 없는 스케줄링 방식을 비선점형 스케줄링(Non-Preemptive Scheduling)이라고 한다.

 

선점형 스케줄링	비선점형 스케줄링
CPU를 강제로 뺏음	종료되거나 대기상태가 될때까지 대기
문맥 교환 오버헤드 발생 가능성 높음	문맥 교환 오버헤드 발생 가능성 적음
빠른 응답시간을 요하는 대화식 시분할 시스템이나 실시간 시스템에 적합	응답시간 예측 용이
우선순위 높은 프로세스의 긴급 처리에 유용	큐에 들어온 순서대로 처리해 주는 면에서 공정성
CPU 독점 불가	긴 프로세스가 짧은 여러 프로세스를 오래 대기 시킬 수 있음
메모리에 많은 프로세스 적재 필요	처리율이 떨어질 수 있음.

 

 

 

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※ 참고자료

https://wonin.tistory.com/338

스케쥴링 큐, 장기,단기,중기 스케줄링/ 선입선처리, 최소작업, 우선순위 스케줄링