[Chapter 5. CPU 스케줄링] 스케줄러

* 본 글은 '운영체제(Operating System: Concepts) 9th edition'의 내용과 2021학년도 1학기에 수강한 '운영체제' 과목 강의 내용을 함께 정리하여 작성하였습니다.

 

스케줄러 (Scheduler)

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컴퓨터가 가진 자원은 한정되어 있고, 이를 여러 프로세스가 효율적으로 사용하기 위해서는 스케줄러(Scheduler)가 필요하다.

스케줄러는 다음 실행 시간에 실행할 수 있는 프로세스들 중 하나를 선택해주는 역할을 해준다.

 

스케줄러에는 3가지 종류(장기, 중기, 단기 스케줄러)가 있다.

 

장기 스케줄러 (Long-term scheduler) / 작업 스케줄러 (Job scheduler)

어느 프로그램을 하드 디스크로부터 메모리로 적재할지를 결정하는 스케줄러

일괄처리(batch) 큐를 별도로 유지하는 경우에 필요하다.

 

일괄처리 시스템에서는 즉시 실행될 수 있는 프로세스의 양이 정해져 있다.

만약 그 제한보다 많은 프로세스들이 제출되었을 경우에는 우선 해당 프로세스들을 대용량 메모리에 저장한다.

이 풀에서 프로세스들을 선택하여 메모리로 적재하게 되는데, 이 작업을 장기 스케줄러가 하는 것이다.

 

즉, 장기 스케줄러는 다중 프로그램의 정도(= 메모리에 있는 프로세스들의 수)를 제어한다.

 

장기 스케줄러는 입출력 중심 프로세스와 CPU 중심 프로세스를 적절하게 혼합하여서 스케줄링하는 것이 중요하다.

     1. 모든 프로세스들이 입출력 중심일 경우 : 준비 완료 큐는 항상 비게 되어 단기 스케줄러는 할 일이 없게 된다.

     2. 모든 프로세스들이 CPU 중심일 경우 : 입출력 대기 큐는 항상 비게 되어 장치들이 사용되지 않을 것이다.

 

* 입출력 중심 프로세스 (I/O Bound) : 연산보다 입출력 실행에 더 많은 시간을 소요하는 프로세스

* CPU 중심 프로세스 (CPU Bound) : 연산에 시간을 더 소요하고 입출력 요청을 드물게 발생시키는 프로세스

 

단기 스케줄러 (Short-term scheduler) / CPU 스케줄러 (CPU scheduler)

메모리 내에서 준비 상태에 있는 프로세스들 중 하나를 선택하여 CPU를 할당하는 스케줄러

 

일반적으로 스케줄러라고 하면 단기 스케줄러를 말한다.

 

중기 스케줄러 (medium-term scheduler)

가상 메모리 체제에서는 너무 많은 프로세스가 메모리에 적재되면

하드 디스크 입출력이 과다해져 시스템이 거의 멈추는 현상이 발생한다. - 스레싱(Thrashing)

 

이를 방지하기 위해서 중기 스케줄러는 스와핑(Swapping)을 한다.

     1. 메모리에 있는 일부 프로세스들을 디스크로 내보냄 (swap-out)

     2. 메모리에 여유가 생기면 다시 프로세스를 메모리에 적재하여 중단되었던 지점에서부터 실행을 재개 (swap-in)