CPU 스케줄링 | Notion

1. CPU 스케줄링 개요

CPU 스케줄링 : 운영체제가 프로세스들에게 공정하고 합리적으로 CPU 자원을 배분하는 것
- 프로세스마다 우선순위다 다르고 실행과 대기 상태를 반복하며 실행되기에 꼭 필요함
  - 입출력 집중 프로세스 : 입출력 작업이 많음(=입출력 버스트 = 입출력장치를 기다리는 작업)
  - CPU 집중 프로세스 : cpu 이용 작업이 많음(=cpu 버스트가 많은 프로세스)

1-1. 우선순위와 스케줄링 큐

우선순위 : 운영체제는 각 프로세스의 PCB에 우선순위를 명시하고, 우선순위를 기준으로 처리함
스케줄링 큐 : 효율적인 스케줄링을 위해 사용

[1] 스케줄링 큐가 반영된 프로세스 상태 다이어그램
1. 준비 큐 : CPU를 이용하고 싶은 프로세스들이 서는 줄
2. 대기 큐 : 입출력장치를 이용하기 위해 대기 상태에 접어든 프로세스들이 서는 줄
  
  [2] 대기 큐
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자료구조 관점에서는 선입선출이지만 스케줄링의 큐가 반드시 선입선출일 필요는 없음

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1-2. 선점형과 비선점형 스케줄링

선점형 : 운영체제가 프로세스로부터 자원을 강제로 빼앗아 다른 프로세스에게 할당할 수 있음
- 문맥 교환 과정에서 오버헤드가 발생할 수 있음
비선점형 : 하나의 프로세스가 자원 사용을 독점할 수 있음

2. CPU 스케줄링 알고리즘

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용어가 아닌 아이디어에 집중해서 학습

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이름	분류	내용	부작용
선입 선처리(FCFS)	비선점형	CPU를 먼저 요청한 프로세스부터 CPU를 할당	호위 효과
최단 작업 우선(SJF)	비선점형	CPU 사용 시간이 짧은 것부터 실행	기아 현상
라운드로빈(RR)	선점형	선입 선처리에 ‘타임 슬라이스’ 개념 추가	문맥 교환 비용
최소 잔여 시간 우선(SRT)	선점형	(잔여 시간의) 최단 작업 우선 + 라운드 로빈	기아 현상
우선순위	-	우선순위 부여하여, 우선순위 순서대로 처리	기아 현상 → 에이징
다단계 큐	-	우선순위별로 준비 큐를 여러 개 사용

큐별로 타임 슬라이스, 다른 스케줄링 기법 사용 가능 | 기아 현상 | | 다단계 피드백 큐 | 선점형 | (가장 일반적) 다단계 큐에 ‘큐 사이 이동 가능’ 추가 | 기아 현상 → 에이징 |
호위 효과 : 모든 다른 프로세스들이 하나의 긴 프로세스가 CPU를 양도하기를 기다리는 것
타임 슬라이스 : 각 프로세스가 CPU를 사용할 수 있는 정해진 시간
- 라운드 로빈에서 타임 슬라이스가 너무 크면 선입 선처리와 동일해서 호위 효과가 발생할 수 있음
  - 반대로 너무 작으면 문맥 교환에 발생하는 비용이 너무 커짐