운영체제 - 프로세스와 스케줄링

본 내용은 " 다음의 각각의 주제에 대하여 자세히 기술하시오 " 의 원문 자료에서 일부 인용된 것입니다. 2023.09.15

문서 내 토픽

• 1. 프로세스의 개념과 정의

  프로세스는 컴퓨터에서 연속적으로 실행 중인 프로그램을 말한다. 프로세스는 스케줄링의 대상이 되는 작업이라고 볼 수 있으며, 프로세스의 메모리 구조는 스택, 힙, 데이터, 코드로 구성되어 있다. 프로세스는 커널 프로세스와 사용자 프로세스로 분류할 수 있다.

• 2. 프로세스의 상태

  프로세스의 상태에는 생성, 준비, 실행, 대기, 대기지연, 준비지연, 종료 등이 있다. 프로세스의 상태 전이는 Dispatch, Timeout, Block, Wake up, Swap-out, Swap-in 등의 과정을 통해 이루어진다.

• 3. 스케줄링의 개요와 목적

  스케줄링은 여러 프로세스가 동일한 자원을 번갈아가며 사용할 때, 어떤 시점에서 어떤 프로세스에게 자원을 할당해줄지 결정하는 것을 말한다. 스케줄링의 효율성은 CPU 사용률, 처리량, 응답 시간, 대기 시간, 반환 시간 등의 기준으로 평가할 수 있다. 스케줄링의 목적은 자원 할당의 공정성, 처리량 최대화, 적절한 반환 시간 보장, 예측 가능성 보장, 오버헤드 최소화, 자원 사용의 균형 유지, 실행 대기 방지, 적절한 우선순위 부여 등이다.

• 4. 비선점 스케줄링의 개요와 종류

  비선점 스케줄링은 어떤 프로세스가 CPU를 할당받았을 때 프로세스가 종료되거나 입출력이 발생해서 중지될 때까지 계속 실행하는 것이다. 비선점 스케줄링의 종류에는 FCFS, SJF, HRN 등이 있다.

• 5. 선점 스케줄링의 개요와 종류

  선점 스케줄링은 어떤 프로세스가 CPU를 할당받아 실행하고 있을 때에도 다른 프로세스가 현재 실행중이던 프로세스를 중단하고 CPU를 강제로 점유하는 것을 말한다. 선점 스케줄링의 종류에는 선점 우선순위, SRT, RR, 다단계 큐, 다단계 피드백 큐 등이 있다.

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• 1. 프로세스의 개념과 정의

  프로세스는 운영 체제에서 실행되는 프로그램의 인스턴스를 의미합니다. 프로세스는 메모리에 로드되어 실행되며, 자신만의 주소 공간, 레지스터, 스택 등을 가지고 있습니다. 프로세스는 시스템 자원을 할당받아 작업을 수행하며, 운영 체제에 의해 관리됩니다. 프로세스의 개념은 운영 체제의 핵심 요소 중 하나로, 시스템의 효율적인 자원 관리와 프로그램의 안정적인 실행을 위해 매우 중요합니다.

• 2. 프로세스의 상태

  프로세스는 실행 중에 다양한 상태를 거치게 됩니다. 일반적으로 프로세스의 상태는 새로 생성된 상태(new), 준비 상태(ready), 실행 상태(running), 대기 상태(waiting), 종료 상태(terminated) 등으로 구분됩니다. 프로세스의 상태 변화는 운영 체제의 스케줄러에 의해 관리되며, 이를 통해 시스템 자원을 효율적으로 활용할 수 있습니다. 프로세스의 상태 관리는 운영 체제의 핵심 기능 중 하나로, 시스템의 안정성과 성능에 직접적인 영향을 미칩니다.

• 3. 스케줄링의 개요와 목적

  스케줄링은 운영 체제에서 프로세스나 스레드의 실행 순서를 결정하는 기능입니다. 스케줄링의 목적은 시스템 자원을 효율적으로 활용하고, 프로세스의 공정성과 응답성을 보장하는 것입니다. 스케줄링 알고리즘은 프로세스의 우선순위, 실행 시간, 대기 시간 등을 고려하여 실행 순서를 결정합니다. 효과적인 스케줄링은 시스템의 성능과 안정성을 높이는 데 매우 중요한 역할을 합니다.

• 4. 비선점 스케줄링의 개요와 종류

  비선점 스케줄링은 프로세스가 CPU를 점유하면 자발적으로 반환할 때까지 계속 실행되는 방식입니다. 대표적인 비선점 스케줄링 알고리즘으로는 FCFS(First-Come, First-Served), SJF(Shortest Job First), HRN(Highest Response-Ratio Next) 등이 있습니다. 이러한 알고리즘은 구현이 간단하고 오버헤드가 적지만, 대기 시간이 길어질 수 있다는 단점이 있습니다. 비선점 스케줄링은 실시간 시스템이나 배치 처리 시스템에서 주로 사용됩니다.

• 5. 선점 스케줄링의 개요와 종류

  선점 스케줄링은 프로세스가 CPU를 점유하고 있더라도 우선순위가 높은 프로세스가 나타나면 현재 실행 중인 프로세스를 중단하고 새로운 프로세스를 실행하는 방식입니다. 대표적인 선점 스케줄링 알고리즘으로는 RR(Round-Robin), MLFQ(Multi-Level Feedback Queue), EDF(Earliest Deadline First) 등이 있습니다. 선점 스케줄링은 응답 시간을 단축하고 공정성을 높일 수 있지만, 문맥 전환 오버헤드가 발생한다는 단점이 있습니다. 선점 스케줄링은 대화형 시스템이나 실시간 시스템에서 주로 사용됩니다.