05. Process Scheduling

What is Process Scheduling?

시스템에는 여러개의 프로세스가 있고, 각 프로세스는 고유한 address space를 가진다.

OS는 각각의 프로세스가 마치 자체 CPU와 memory가 있는것처럼 만든다.(illusion)

• 목적 : 프로세스들 사이에서 CPU 코어를 빈번하게 교체하는 것
  • Provide concurrency(동시성 제공)
• 이 목적을 달성하기 위해 프로세스 스케줄러는 코어에서 실행 가능한 여러 프로세스 중에서 하나의 프로세스를 선택한다.
• 프로세스 스케쥴링을 배우는것은 다음을 배우는 것을 의미한다.
  • 프로세스들 간의 switch 방법
  • 스케쥴링 할 사용 가능한 프로세스들을 찾거나 관리하는 방법
  • 실행할 다음 프로세스를 선택하는 방법

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Parallelism vs. Concurrency

Parallelism

• 하나 이상의 일을 동시에 수행.

Concurrency

• 하나 이상의 작업을 진행할 수 있게 support.

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Time Sharing in Modern OSes

• OS makes an illusion using the hardware timer
  • OS가 application을 프로세서에 할당한다.
  • apllication 프로세스가 CPU cycle을 소진한다.
  • timer가 만료되면 timer가 timer interrupt를 생성한다.
  • 프로세서는 OS의 일부인 timer interrupt handler로 이동한다.
    • 프로세스 스케줄러
  • 스케줄러가 다음 프로세스를 선택한다.

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Mechanism vs. Policy

• Mechanism

  • 무언가를 하려면 어떻게 해야 하는가?
  • 프로세스는 어떻게 관리할 것인가?
  • 프로세스가 돌고 있는 시간은 어떻게 책정할 것인가?

• Policy

  • 시간은 얼마나 길게 설정하는 게 좋을까?
  • 다음엔 어떤 프로세스를 실행하는게 좋을까?

둘을 나눠서 생각해야 한다.

Separating Policy from Mechanism

• 운영 체제 설계의 핵심 원칙
• policy는 workload에 따라, 장소에 따라, 시간에 따라 변경될 가능성이 높다.
• policy와 분리된 일반적인 mechanism이 더 바람직하다.
• 더 모듈화된 OS를 build할 수 있다.
• 확장 가능한 시스템을 가능하게 한다. (user specific policies)

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Context Switch

• CPU가 다른 프로세스로 전환할 때, 시스템은 현재 프로세스의 상태를 저장하고 다음 프로세스의 상태를 load해야 한다.
• 프로세스의 context는 PCB에 표현된다.
• context switch가 진행될 동안 시스템은 아무런 일을 못하기 때문에 context-switch time은 overhead이다.
• context-switch time은 hardware의 support에 크게 좌우된다.

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Scheduling Queues

• 프로세스가 시스템에 들어가면 ready queue에 들어가서 ready 상태가 되어 CPU코어에서 실행되기를 기다린다.
• 이 큐는 일반적으로 linked list로 구현된다.
• ready queue의 header에는 리스트의 첫 번째 PCB에 대한 포인터가 저장되고 각 PCB에는 ready queue의 다음 PCB를 가리키는 포인터 필드가 포함된다.

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