[운영체제] 스케줄링 알고리즘

• 스케줄링 성능 평가 기준
  • 평균 대기시간
    • 각 프로세스가 수행이 완료될 때까지 준비큐에서 기다리는 시간의 합의 평균값
  • 평균 반환시간
    • 각 프로세스가 생성된 시점부터 수행이 완료된 시점까지의 소요시간의 평균값
• 프로세스와 쓰레드
  • FCFS(First-Come-First-Served) 스케줄링
    • 비선점 스케줄링 알고리즘
    • 준비 큐에 도착한 순서에 따라 디스패치
  • 장점
    • 가장 간단한 스케줄링 기법
  • 단점
    • 짧은 프로세스가 긴 프로세스를 기다리거나 중요한 프로세스가 나중에 수행될 수 있음
    • 프로세스들의 도착 순서에 따라 평균 반환시간이 크게 변함
  • 도착 순서가 다른경우
  •  

 

• SJF 스케줄링
  • SJF (Shortest Job First) 스케줄링
    • 비선점 스케줄링 알고리즘
    • 준비큐에서 기다리는 프로세스 중 실행시간이 가장 짧다고 예상된 것을 먼저 디스패치
• SJF 스케줄링의 예

 

• •  장점
    • 일괄처리 환경에서 구현하기 쉬움
  • 단점
    • 실행 예정 시간 길이를 사용자의 추정치에 의존하기 때문에 실제로는 먼저 처리할 작업의 CPU시간을 예상할 수 없음
• SRT(Shortest Rematining Time) 스케줄링
  • 선점 스케줄링 알고리즘
  • 실행이 끝날 때까지 남은 시간 추정치가 가장 짧은 프로세스를 먼저 디스패치
  •  장점
    • SJF보다 평균 대기시간이나 평균 반환시간에서 효율적
    • 대화형 운영체제에 유용
  • 단점
    • 각 프로세스의 실행시간 추적, 선점을 위한 문맥 교환 등
    • SJF보다 오버헤드가 큼
• RR (Round Robin) 스케줄링
  • 선점 스케줄링 알고리즘
  • 준비큐에 도착한 순서에 따라 디스패치하지만 정해진 시간 할당량에 의해 실행을 제한
  • 시간 할당량 안에 완료되지 못한 프로세스는 준비큐의 맨 뒤에 배치
  • 장점
    • CPU를 독점하지 않고 공평하게 이용
    • 대화형 운영체제에 유용
  • 단점
    • 시간 할당량이 너무 크면 FCFS 스케줄링과 같아짐
    • 시간 할당량이 너무 작으면 문맥 교환에 따른 오버헤드가 크게 증가함
•   HRN (Heighest Response Ratio Next) 스케줄링
  • 비선점 스케줄링 알고리즘
  • 준비큐에서 기다리는 프로세스중 응답비율이 가장 큰것을 먼저 디스패치
    • 응답비율 = (대기시간 + 예상실행시간) / 예상 실행시간 = 대기시간 / 예상실행시간 + 1
  • 예상 실행시간이 짧을수록 대기시간이 길수록 응답비율이 커짐
  • 장점
    • SJF의 단점을 보완
    • CPU사이클이 커도 오래기다리면 응답비율이 커짐
• 다단계 피드백 큐 스케줄링
  • 선점 스케줄링 알고리즘
  • I/O중심 프로세스와 CPU 중심 프로세스의 특성에 따라 서로 다른 시간 할당량 부여
  • n개의 단계(단계 1 ~ 단계 n)
  • 각 단계마다 하나씩의 큐 존재
  • 단계가 커질수록 시간 할당량도 커짐
  • 스케줄링 방법
    • 신규 프로세스는 단계 1의 큐에서 FIFO순서에 따라 CPU 점유
    • 입출력 같은 이벤트가 발생하면 CPU를 양보하고 대기상태로 갔다가 다시 준비상태가 될 때에는 현재와 동일한 단계의 큐에 배치
    • 시간 할당량을 다 썼지만 프로세스가 종료되지 못했다면 다음 단계의 큐로 이동 배치
    • 마지막 단계 n에서는 RR스케줄링 방식으로 동작
    • 단계 k의 큐에 있는 프로세스가 CPU를 할당 받으려면 단계 1부터 단계 k-1까지 모든 큐가 비어있어야만 함
  • 장점
    • I/O 위주의 프로세스(대화형)는 높은 우선권 유지
    • 연산 위주의 CPU중심 프로세스는 낮은 우선권이지만 긴 시간 할당량 가짐
  • 적응적 다단계 피드백 큐 스케줄링
    • 시간 할당량을 다 쓰기전에 CPU를 반납하는 경우 하나 작은 단계의 큐로 이동 배치
    • 연산위주의 프로세스가 I/O위주로 바뀐다면 점점 작은 단계로 배치 가능