06. 프로세스 상태와 스케쥴러

• 프로세스 상태

  • 스케쥴링 알고리즘이 어떤 특정 시점에, 어떤 proceess를 실행시킬지 판단해야하는데, 이 때 중요한 요인을 '프로세스의 상태정보' 라고 한다.

  • 프로세스 상태 종류

    • new: 프로세스 생성 중

    • ready state: CPU에서 실행 가능 상태(실행 대기 상태)

    • running state: 현재 CPU에서 실행상태

    • block state: 특정 이벤트 발생 대기 상태

      (예: 프린팅 다 되었다, 저장 매체에서, 파일 읽기 요청)

    • exit(terminated): 종료(시스템 자원을 풀어줘야하는 경우)

  • single core proceess 라면, running state는 하나.

• 프로세스 상태 기반 스케쥴링 알고리즘

  • 프로세스 상태 간 관계

    • (파일 읽기 요청하면) 프로세스가 Running state => Block상태가 됨(특정 이벤트 대기)

    • Ready상태에 있는 다른 프로세스를 선택해서 Running state로 바뀜

    • 시분할 시스템과 같은 경우, 응답 시간을 줄이고자 running상태를 ready상태로 바꿈

    • Block 상태는 Ready상태로 변경이됨

  • state정보만 으로는 어떤 상태를 골라야할지 스케쥴러는 고민하게 됨

    그래서, 새로운 알고리즘을 고안 하게됨!

  • 예: state별로 queue를 둠(ready, running, block)

  • 참고: idle상태 > CPU가 아무것도 실행하지 않는 상태

• 선점형과 비선점형 스케쥴러

  • 선점형 스케쥴러 (Preemptive Scheduling)

    • 하나의 프로세스가 다른 프로세스 대신에 프로세서(CPU)를 차지할 수 있음

    • 프로세스 running중에 스케쥴러가 이를 중단시키고 다른 프로세스로 교체 가능.

    • 중간에 강제 중단 시키고, 다른 프로세스를 실행하는 것을 구현하는 것이 어려워 후반에 나왔다.

    • 빠른 응답 시간을 요구하는 대화식 시분할 시스템에 사용

    • 선점으로 인한 오버 헤드 초래할 수 있음

    • 선점을 위해 시간 배당을 위한 인터럽트용 타이머 클럭 필요

    • 종류: SRT, 선점 우선순위, RR(Round Robin), 다단계 큐, 등

  • 비선점형 스케쥴러 (Non-Preemptive Scheduling)

    • 하나의 프로세스가 끝나지 않으면, 다른 프로세스는 CPU를 사용할 수 없음

    • 프로세스가 자발적으로 blocking상태로 들어가거나,

    • 실행이 끝났을 때만 다른 프로세스로 교체 가능

    • 종류: FIFO(FCFS), SJF, 우선순위, HRN, 기한부(Deadline) 등

  • 비선점형 스케쥴러 => 선점형 스케쥴러

• 스케쥴링 알고리즘 조합

  • 스케쥴러 구분(정책, policy)

    • FIFO, SJF, Priority-Based 는 어떤 프로세스를 먼저 실행 시킬 지에 대한 알고리즘

    • Round Robin은 시분할 시스템을 위한 기본 알고리즘

  • 조합 예시

    • 프로세스 실행: 정적 우선순위

    • 각 프로세스 스테이트(상태) 고려

    • CPU 선점: 시분할시스템(2초단위)

    • 선점형

  • 여러 알고리즘을 조합하여, 사용자가 편리할 수 있도록 개선 해야 한다.

  • 최신에는 훨씬 더 복잡한 알고리즘을 조합하지만, 현재는 위와 같은 사례를 학습.

• 가볍게 듣기

  • 랙? 마우스/ 키보드 반응이 느린 경우?

    스케쥴러가 해결해야하는 이슈! 다양하고 복잡한 스케쥴링 알고리즘 필요

  • 리눅스 스케쥴러: O(1), CFS와 같이 다양한 방식으로 변경시도 중

    • 인터렉티브, IO, CPU 중심 프로세스로 미리 구분할 수 있다면 보다 개선된 스케쥴링이 가능함.

  • 프로세스 수가 많이 띄워져 있을수록, 실행 시간이 길어진다.