4장. 프로세스 스케줄러

프로세스 스케줄러

여러 프로그램을 동시에 동작 시킴 (정확히는 동시에 동작하는 것처럼 보이게 함)

• 하나의 CPU는 동시에 하나의 프로세스만 처리 가능
• 하나의 CPU에 여러 개의 프로세스를 실행해야 할 때는 각 프로세스를 적절한 시간으로 쪼개서 (타임 슬라이스) 번갈아 처리

첫 번째 실험

스케줄러의 동작 확인을 위한 실험, 1개의 논리 CPU 에서만 수행.
(실험을 진행하는 동안에서는 시스템에서 다른 프로그램이 동작하지 않아야 정확성이 올라감. 이는 보통 설능 측정 실험을 할 때의 기본 원칙)

• 실험 4-A : 동작 프로세스 1개
• 실험 4-B : 동작 프로세스 2개
• 실험 4-C : 동작 프로세스 3개

실험 4-A

1. 1개의 프로세스가 항상 동작
2. 1개의 프로세스 외에는 동작하는 프로세스가 없으므로 진행도는 단순 경과시간에 의해 비례

실험 4-B

1. 2개의 프로세스가 서로 번갈아가며 CPU 사용 (다시 말하면 동시에 사용하는 것은 아님)
2. 2개의 프로세스는 대략 같은 양의 타임 슬라이스를 가짐
3. 단위 시간별 진행도는 프로세스가 1개일 때와 비교하여 약 절반, 처리 완료까지 걸린 시간은 4-A 보다 2배

실험 4-C

1. 각 프로세스가 동시에 동작하는 일은 없음. 또한 1회마다 타임 슬라이스는 매우 적지만, 균등하게 CPU를 사용
2. 경과 시간은 프로세스가 1개 (실험 4-A)일 때보다 약 4배 걸림

고찰

1. 동시에 프로세스를 여러개 실행하더라도 특정 순간에 논리 CPU에서 동작되는 프로세스는 1개 뿐
2. 첫 번째 프로세스부터 마지막 프로세스까지 한 바퀴 돌면 다시 첫 번째로 가는 라운드로빈 방식
3. 각 프로세스는 대략 같은 타임 슬라이스
4. 종료할 때 까지의 경과 시간은 프로세스 수에 비례 하여 증가

컨텍스트 스위치

논리 CPU 상에서 동작하는 프로세스가 바뀌는 것을 칭함.
어떤 프로세스가 어떤 프로그램을 실행 중이더라도 타임 슬라이스를 모두 소비하면 발생. But, foo() 직후에 바로 bar() 가 실행된다고는 보장 못함
이 문제를 이해하면 이후에 처리 시간이 오래 걸렸을 때, 처리 자체의 문제보다는 '처리 중에 컨텍스트 스위치가 발생해서 다른 프로세스가 움직였다' 라는 관점도 가질 수 있음

프로세스의 상태

ps ax | wc -l

실행 상태 - 현재 논리 CPU를 사용하고 있습니다.
실행 대기 상태 - CPU 시간이 할당되기를 기다리고 있습니다.
슬립 상태 - 이벤트가 발생하기를 기다리고 있으며 이벤트 발생까지는 CPU 시간을 사용하지 않습니다.
좀비 상태 - 프로세스가 종료된 뒤 부모 프로세스가 종료 상태를 인식할 때까지 기다리고 있습니다.

• STAT 필드의 첫 글자가 장시간 동안 D인 상태로 있다면

1. 스토리지의 I/O가 종료되지 않은 상태로 되어 있음
2. 커널 내의 뭔가 문제가 발생하고 있음

상태 변환

프로세스는 살아 있는 동안 실행, 실행 가능, 슬립 상태를 몇 번이고 오간다.

idle 상태

프로세스가 CPU에서 '아무것도 하지 않는' 특수한 상태
논리 CPU를 휴식 상태로 만들어 하나 이상의 프로세스가 실행 가능한 상태가 될 때까지 소비 전력을 낮춰 대기 상태로 만듦

스루풋과 레이턴시

• 스루풋 : 단위 시간당 처리된 일의 양으로 높을수록 좋습니다. (완료된 프로세스의 수 / 경과 시간)
• 레이턴시 : 각각의 처리가 시작부터 종료까지의 경과된 시간으로 짧을수록 좋습니다. (처리 종료 시간 - 처리 시작 시간)

논리 CPU가 여러 개 일 때의 스케쥴링

스케줄러 안의 논리 CPU를 여러 개 다루기 위해 '로드밸런서' 혹은 '글로벌 스케줄러' 라는 기능이 동작
로드밸런서를 간단하게 설명하면, 여러 개의 논리 CPU에 프로세스를 공평하게 분배해주는 역할