혼자 공부하는 컴퓨터 구조+운영체제 4주차 (9~11)

커리큘럼 🫠

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📃 기본 미션1
p.304, 확인 문제 1번 ) 다음은 프로세스 상태를 보여주는 프로세스 상태 다이어그램입니다. ① 부터 ⑤ 까지 올바른 상태를 적어 보세요.

🖍 )
① = 생성 상태
② = 준비 상태
③ = 실행 상태
④ = 종료 상태
⑤ = 대기 상태

📃 선택 미션
Ch.11 (11-2) 준비 큐에 A, B, C, D 순으로 삽입 될 때 선입 선처리, 최단 작업 우선, 라운드 로빈, 우선순위 스케줄링에서 어떤 프로세스로 CPU를 할당 받는지 정리해보기
🖍 )
1. 선입 선처리 : 준비 큐에 먼저 적재된 순서대로 CPU를 할당 받는다. (FCFS)
2. 최단 작업 우선 : CPU 사용시간이 가장 짧은 프로세스부터 가장 긴 프로세스까지 순차적으로 할당 받는다. (SJF)
3. 라운드 로빈 : 정해진 타임슬라이스만큼씩 프로세스들에게 CPU를 할당하는데, 할당 순서는 준비 큐에 먼저 적재된 순서대로...
4. 우선순위 스케줄링 : 프로세스들에 우선순위를 부여하고 우선순위가 높은 프로세스부터 순차적으로 실행한다.
자세한 내용 확인하러 가기🧚‍♀️

수정) 준비 큐에 A, B, C, D 순으로 삽입되었다고 가정했을 때, 선입 선처리 스케줄링 알고리즘을 적용하면 어떤 프로세스 순서대로 CPU를 할당 받는지 풀어보기
🖍 )
선입 선처리 스케줄링 알고리즘은 준비 큐에 적재된 순서대로 CPU를 할당 받는다. 고로 삽입된 순서인 A, B, C, D 의 순서로 CPU를 할당 받는다.
이렇게 할당받아 작업을 수행하는 와중에 준비큐에 적재된 프로세스들의 기다리는 시간이 매우 길어질 수 있다. 그런 호위 효과를 해결하기 위해 다양한 스케줄링 알고리즘이 존재한다. (위의 링크를 눌러봐!! 🤭)

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9️⃣ 운영체제 시작하기

09-1 운영체제를 알아야 하는 이유

운영체제란

• 자원/시스템 자원 : 프로그램 실행에 있어 마땅히 필요한 요소 (컴퓨터의 네 가지 핵심 부품 포함)
• 실행할 프로그램에 필요한 자원을 할당하고 프로그램이 올바르게 실행되도록 돕는 특별한 프로그램

✅ 응용 프로그램 : 사용자가 특정 목적을 위해 사용하는 일반적인 프로그램

운영체제의 메모리 관리

• 운영체제 또한 메모리에 적재되지만, 매우 특별한 프로그램이므로 항상 컴퓨터가 부팅될 때 메모리 내 커널 영역에 적재된다.
• 응용 프로그램의 경우 메모리내에 사용자 영역에 적재된다.

넌 이미 적재되어 있다. 🫣

운영체제의 CPU 관리

• 사용자가 인지하지 못하는 아주 미세한 단위의 시간마다 각종 프로그램을 번갈아 실행 ➡️ 동시에 실행되는 것처럼 느낌
• 어떤 프로그램부터 CPU를 사용하게 할지, 얼마나 오랫동안 CPU를 이용하게 할지 등의 문제를 운영체제가 해결해준다.

운영체제의 입출력장치 관리

• 입출력 장치를 이용하는 응용프로그램의 제어와 입출력 장치 간의 자원을 관리한다.
• 운영체제는 응용 프로그램과 하드웨어 사이에서 응용 프로그램에 필요한 자원을 할당하고, 응용 프로그램이 올바르게 실행되도록 관리하는 역할을 수행한다.

중요하다 중요해 🤩

운영체제를 알아야 하는 이유

• 하드웨어를 조작하는 코드를 직접 개발해야한다!! ➡️ 으악!! 👻
• 운영체제는 사용자를 위한 프로그램이 아니다. ➡️ 프로그램을 위한 프로그램 🤔
• 프로그램을 만드는 개발자는 운영체제를 알아야 한다.
• 문제 해결 능력과 관련 : 개발자가 작성한 프로그램이 하드웨어 상에서 어떻게 작동하는지를 파악하는 것은 운영체제 ➡️ 운영체제를 이해함으로써 하드웨어와 프로그램을 더 깊이 이해할 수 있다.
• 운영체제가 알려주는 오류 메세지에 대한 깊은 이해 가능

 

09-2 운영체제의 큰 그림

커널

• 운영체제는 현존하는 프로그램 중 규모가 가장 큰 프로그램 중 하나
• 운영체제가 제공하는 가장 핵심적인 서비스 : 자원에 접근하고 조작하는 기능, 프로그램이 올바르고 안전하게 실행되게 하는 기능
• 운영체제의 핵심 서비스를 담당하는 부분을 커널이라고 한다.

✅ 운영체제에는 속하는데 커널에는 속하지 않는 기능? ➡️ 유저 인터페이스 (UI; User Interface)
사용자와 컴퓨터 간의 통로일 뿐 운영체제의 핵심 기능(커널)은 아님

• 운영체제는 사용자가 실행하는 응용 프로그램이 하드웨어 자원에 직접 접근하는 것을 방지하여 자원을 보호한다.
• 응용 프로그램이 자원에 접근하려면 운영체제에 도움을 요청 (= 운영체제의 코드를 실행) 해야한다.

이중 모드

• CPU가 명령어를 실행하는 모드를 크게 사용자 모드와 커널 모드로 구분하는 방식
• 사용자 모드
  1. 운영체제 서비스를 제공받을 수 없는 실행 모드
  2. 커널 영역의 코드를 실행할 수 없는 실행 모드
  3. 자원 접근 불가
• 커널 모드
  1. 운영체제의 서비스를 제공받을 수 있는 실행 모드
  2. 자원 접근을 비롯한 모든 명령어 실행 가능

✅ 플래그 참조 : 슈퍼바이저 플래그 (https://goming0925.tistory.com/16)

시스템 호출

• 운영체제 서비스를 제공받기 위해 커널 모드로 전환하여 실행하기 위해 호출
• 일종의 소프트웨어 인터럽트
• 시스템 호출이 처리되는 방식은 하드웨어 인터럽트 처리 방식과 유사하다.

커널 모드로 바꾸는 방법은 DM으로... 🙏

운영체제의 핵심 서비스

1. 프로세스 관리
   • 프로세스 == 실행 중인 프로그램
   • 수많은 프로세스들이 동시에 실행된다.
   • 윈도우에서 작업 관리자에 출력되는 프로세스!
   • 프로세스마다 상태, 상황, 사용하고자 하는 자원이 다르다.
   • 동시다발적으로 생성/실행/삭제되는 다양한 프로세스를 일목요연하게 관리한다. ➡️ 프로세스와 스레드, 프로세스 동기화, 교착상태 해결
2. 자원 접근 및 할당
   • CPU (CPU 스케줄링 : 어떤 프로세스를 먼저, 얼마나 오래 실행할까?)
   • 메모리 (페이징, 스와핑, …)
   • 입출력장치
3. 파일 시스템 관리
   • 관련된 정보를 파일이라는 단위로 저장 장치에 보관
   • 파일들을 묶어 폴더(디렉터리) 단위로 저장 장치에 보관

✅ 운영체제의 어떤 기법에 의해서 모든 프로세스가 메모리에 올라와 있지 않을 수도 있다?! ➡️ 페이징, 스와핑

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🔟 프로세스와 스레드

10-1 프로세스 개요

프로세스

• 실행 중인 프로그램
• 보조기억장치에 저장된 프로그램을 메모리에 적재하고 실행하는 과정 : ‘프로세스 생성 과정’

포그라운드 프로세스 (foreground process)

• 사용자가 볼 수 있는 공간에서 실행되는 프로세스

백그라운드 프로세스 (background process)

• 사용자가 볼 수 없는 공간에서 실행되는 프로세스
• 사용자와 직접 상호작용이 가능한 백그라운드 프로세스
• 사용자와 상호작용하지 않고 그저 정해진 일만 수행하는 프로세스 : 데몬(daemon), 서비스(service)

프로세스 제어 블록

• 모든 프로세스는 실행을 위해 CPU가 필요하다. 하지만 CPU의 자원은 한정되어있다.
• 프로세스들은 돌아가며 한정된 시간 만큼만 CPU 이용
  • 자신의 차례에 정해진 시간만큼 CPU 이용한다.
  • 타이머 인터럽트가 발생하면 차례를 양보한다.
• 빠르게 번갈아 수행되는 프로세스들을 관리하기 위해 사용되는 자료구조가 프로세스 제어 블록 (이하 PCB)
  • 프로세스 관련 정보를 저장하는 자료 구조
  • 마치 상품에 달린 태그와 같은 정보
  • 프로세스 생성 시 커널 영역에 생성, 종료 시 폐기

프로세스의 태그 PCB, 이거 떼면 반품 못해요? 🤔

• PCB에 담기는 대표적인 정보 (운영체제마다 차이가 있음)
  1. 프로세스 ID (=PID)
  2. 레지스터 값
  3. 프로세스 상태
  4. CPU 스케줄링 정보
  5. 메모리 정보
  6. 사용한 파일과 입출력장치 정보

프로세스 ID

• 특정 프로세스를 식별하기 위해 부여하는 고유한 번호 (학교의 학번, 회사의 사번)

레지스터 값

• 프로세스는 자신의 실행 차례가 오면 이전까지 사용한 레지스터 중간 값을 모두 복원 ➡️ 실행 재개를 위한 값
• 프로그램 카운터, 스택 포인터 … 등

프로세스 상태

• 입출력 장치를 사용하기 위해 기다리는 상태
• CPU를 사용하기 위해 기다리는 상태
• CPU를 이용 중인 상태

CPU 스케줄링 정보

• 프로세스가 언제, 어떤 순서로 CPU를 할당받을지에 대한 정보

메모리 관리 정보

• 프로세스가 어느 주소에 저장되어 있는지에 대한 정보
• 페이지 테이블 정보 (지금으로서는 ‘메모리 주소를 알 수 있는 정보가 담기는구나’ 라고 이해)

사용한 파일과 입출력장치 정보

• 할당된 입출력장치, 사용 중인(열린) 파일의 정보

문맥 교환 (Context switching)

• 한 프로세스 (예시 : 프로세스 A)에서 다른 프로세스 (예시 : 프로세스B)로 실행 순서가 넘어가면 어떤 작업이 이루어지는지?

1. 기존에 실행되던 프로세스 A는 지금까지의 중간 정보를 백업해야한다.
2. 뒤이어 실행할 프로세스 B의 문맥을 복구 ➡️ 자연스럽게 실행 중인 프로세스가 바뀜

• 이처럼 기존의 실행 중인 프로세스 문맥을 백업하고, 새로운 프로세스 실행을 위해 문맥을 복구하는 과정을 문맥 교환(context switching) 이라 한다.
• 여러 프로세스가 끊임없이 빠르게 번갈아 가며 실행되는 원리이다.

프로세스를 번갈아가며 실행할때 발생하는 문맥 교환

문맥(context)

• 프로그램 카운터 등 각종 레지스터 값, 메모리 정보, 열었던 파일, 사용한 입출력장치 등
• 이러한 중간 정보를 문맥(context)라고 한다.
• 다음 차례가 왔을 때 실행을 재개하기 위한 정보이다.
• 실행 문맥을 백업해두면 언제든 해당 프로세스의 실행을 재개할 수 있다.

✅ PCB는 커널영역에서 프로세스를 관리하기 위한 자료 구조 ➡️ 사용자 영역에서는?

프로세스의 메모리 영역

• 사용자 영역에 저장되는 프로세스는 크게 코드 영역 (=텍스트 영역), 데이터 영역, 힙 영역, 스택 영역 4개이다.

저는 데이터 영역이랑 코드 영역을 건드리는 미천한 나무늘보... 🦥

코드 영역 (= 텍스트 영역)

• 실행할 수 있는 코드, 기계어로 이루어진 명령어 저장
• 데이터가 아닌 CPU가 실행할 명령어가 담기기에 쓰기가 금지된 영역 (일반적으로 read-only)

데이터 영역

• 잠깐 썼다가 없앨 데이터가 아닌 프로그램이 실행되는 동안 유지할 데이터 저장
• 예시 : 전역 변수

힙 영역

• 프로그램을 만드는 사용자, 즉 프로그래머가 직접 할당할 수 있는 저장공간
• 프로그래밍에서 메모리 공간을 힙 영역으로 할당했다면 다시 반환되어야 함 ➡️ 프로그래밍 언어가 알아서 해주는 경우가 있음 : 가비지 컬렉션
• 메모리 공간을 반환하지 않는다면 메모리 내에 계속 남아 메모리 낭비를 초래 ➡️메모리 누수 (Memory leak)

스택 영역

• 데이터가 일시적으로 저장되는 공간
• (데이터 영역에 담기는 값과는 달리) 잠깐 쓰다가 마는 값들이 저장되는 공간
• 예시 : 매개 변수, 지역 변수

✅ 정적 할당 영역 : 코드 영역과 데이터 영역은 크기가 변하지 않는다. 그래서 코드 영역과 데이터 영역을 ‘크기가 고정된 영역’이라는 점에서 정적 할당 영역이라고도 부른다.

✅ 동적 할당 영역 : 힙 영역과 스택 영역은 프로세스 실행 과정에서 그 크기가 변할 수 있는 영역이다.

✅ 일반적으로 힙 영역은 메모리의 낮은 주소에서 높은 주소로 할당하고
스택 영역은 메모리의 높은 주소에서 낮은 주소로 할당하여 데이터가 쌓여도 할당되는 주소가 겹칠 일이 없게 한다.

힙 영역과 스택 영역의 메모리 주소가 겹치지 않게 한다.

10-2 프로세스 상태와 계층 구조

프로세스 상태

• 대부분의 운영체제에서 사용하는 프로세스 상태 (차이가 있을 수 있음)

1. 생성 상태 (new)
   • 이제 막 메모리에 적재되어 PCB를 할당 받은 상태
   • 준비가 완료되었다면 준비 상태로 변경한다.
2. 준비 상태 (ready)
   • 당장이라도 CPU를 할당 받아 실행할 수 있지만 자신의 차례가 아니기에 기다리는 상태
   • 자신의 차례가 된다면 실행 상태로 변경한다. (=디스패치)
3. 실행 상태 (running)
   • CPU를 할당 받아 실행 중인 상태
   • 할당된 시간을 모두 사용 시 (타이머 인터럽트 발생 시) 준비 상태로 되돌아감
   • 실행 도중 입출력장치를 사용하면 입출력 작업이 끝날 때까지 대기 상태로 변경됨 (입출력 인터럽트를 받을 때까지)
4. 대기 상태 (blocked)
   • 프로세스가 실행 도중 입출력장치를 사용하는 경우
   • 입출력 작업은 CPU에 비해 느리기에 이 경우 대기 상태로 접어듬
   • 입출력 작업이 끝나면 (입출력 완료 인터럽트를 받으면) 준비 상태로 되돌아감
5. 종료 상태 (terminated)
   • 프로세스가 종료된 상태
   • PCB, 프로세스의 메모리 영역 정리

프로세스 상태 다이어그램

아주 중요함 😱

프로세스 계층 구조

• 프로스 실행 도중 (시스템 호출을 통해) 다른 프로세스 생성 가능
• 새 프로세스를 생성한 프로세스 : 부모 프로세스
• 부모 프로세스에 의해 생성된 프로세스 : 자식 프로세스
• 부모 프로세스와 자식 프로세스는 별개의 프로세스이므로 각기 다른 PID를 가짐
• 일부 운영체제에서는 자식 프로세스 PCB에 부모 프로세스 PID(PPID)를 명시하기도 한다.
• 자식 프로세스는 또 다른 자식 프로세스를 낳을 수 있다. (반복) ➡️ 프로세스의 계층적인 구조 생성

최초의 프로세스로부터 계층적으로 구성된 프로세스 예시

 

✅ 데몬이나 서비스 또한 최초 프로세스의 자식 프로세스이다.

프로세스 생성 기법 (Windows 운영체제와는 큰 관련이 없다)

• 부모 프로세스를 통해 생성된 자식 프로세스들은 복제와 옷 갈아입기를 통해 실행된다.
• 부모 프로세스는 fork 시스템 호출을 통해 자신의 복사본을 자식 프로세스로 생성
• 자식 프로세스는 exec 시스템 호출을 통해 자신의 메모리 공간을 다른 프로그램으로 교체

fork 시스템 호출

• fork 시스템 호출을 통해 자신의 복사본을 자식 프로세스로써 생성한다.
• 복사본( =자식 프로세스) 생성 (엄연히 다른 프로세스이기에 PID가 다름)
• 부모 프로세스의 자원 상속

exec 시스템 호출

• 메모리 공간을 새로운 프로그램으로 덮어쓰기
• 코드/데이터 영역은 실행할 프로그램 내용으로 바뀌고 나머지 영역은 초기화

 

10-3 스레드

스레드

• 스레드(thread)는 프로세스를 구성하는 실행 흐름의 단위
• 하나의 프로세스는 하나 이상의 스레드를 가질 수 있다.

✅ 단일 스레드 프로세스 : 실행의 흐름 단위가 하나인 프로세스

✅ 멀티 스레드 프로세스 : 실행 흐름이 여러 개인 프로세스 ➡️ 프로세스를 이루는 여러 명령어를 동시 실행 가능

스레드의 구성 요소

• 스레드ID, 프로그램 카운터를 비롯한 레지스터 값, 스택 등
• 실행에 필요한 최소한의 정보를 가지고 있다.

• 실행에 필요한 최소한의 정보를 가지고 있지만 프로세스의 자원을 공유한다.
• 프로세스의 코드 영역과 데이터 영역을 스레드가 이용하기 때문

 

✅ 프로세스가 실행되는 프로그램이라면, 스레드는 프로세스를 구성하는 실행의 흐름 단위
➡️ 실제로 최근 많은 운영체제에서 CPU에 처리할 작업을 전달할 때 프로세스가 아닌 스레드 단위로 전달한다.

멀티 프로세스와 멀티 스레드

• 동일한 작업을 수행하는 : 단일 스레드 프로세스 여러개 vs 하나의 프로세스를 여러 스레드로 실행

• 둘 다 결과적으로 3번의 실행이 발생하지만 큰 차이가 있다.
• 프로세스끼리는 기본적으로 자원을 공유하지 않음 vs 스레드끼리는 같은 프로세스 내의 자원을 공유함

멀티 프로세스의 경우

• 프로세스를 fork 할 경우 코드/데이터/힙 영역 등 모든 자원이 복제되어 저장됨
• 저장된 메모리 주소를 제외하면 모든 것이 동일한 프로세스 두 개가 통째로 메모리에 적재되는 형태
• 중복되는 자원 ➡️ 자원의 낭비
• 자원을 공유하지 않는다. ➡️ 남남처럼 독립적으로 실행된다. ➡️ 자원의 낭비

✅ 프로세스 간에도 자원을 주고 받을 수 있다. : 프로세스 간 통신 (IPC)
파일을 통한 프로세스 간 통신, 공유 메모리를 통한 프로세스 간 통신 등이 존재함

멀티 스레드의 경우

• 스레드들은 각기 다른 스레드 ID, (별도의 실행을 위해 꼭 필요한) 프로그램 카운터 값을 포함한 레지스터 값, 스택을 가질 뿐 프로세스가 가지는 자원을 공유한다.
• 자원을 공유한다. ➡️ 협력과 통신에 유리하다. ➡️ 공유되는 자원으로 문제가 될 수도 있다.

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1️⃣1️⃣ CPU 스케줄링

11-1 CPU 스케줄링 개요

CPU 스케줄링

• 운영체제가 프로세스들에게 공정하고 합리적으로 CPU 자원을 배분하는 것

가장 공정한 CPU 스케줄링?

• CPU를 사용하고 싶어하는 프로세스들이 차례로 돌아가면서 사용
• 빠르게 처리 되어야 하는 프로세스가 존재한다 (= 프로세스마다 우선순위가 다르다)
• 입출력 작업이 많은 프로세스 (= 입출력 집중 프로세스)의 우선순위는 CPU 작업이 많은 프로세스 (= CPU 집중 프로세스)의 우선순위보다 높다.
• 입출력 집중 프로세스는 대기 상태가 많기 때문에 먼저 처리하고 대기 상태일때 CPU 집중 프로세스를 처리하면 효율적이다.

✅ 입출력 집중 프로세스 : I/O bound process, CPU 집중 프로세스 : CPU bound process

프로세스 우선순위(priority)

• PCB에 적힌 우선순위를 기준으로 먼저 처리할 프로세스를 결정한다.
• 자연스럽게 우선순위가 높은 프로세스는 더 빨리, 더 자주 실행된다.

스케줄링 큐

• 매번 모든 프로세스의 PCB를 검색해서 우선순위를 확인하는 것은 비효율적이다.
• CPU 스케줄링 큐에 프로세스들을 줄 세워둔다.
• 스케줄링에서의 큐는 반드시 FIFO(선입선출) 방식일 필요는 없다. (중간에 추가되고 바뀔 수도 있으니)
• 같은 큐 내에서도 우선순위에 따라 처리 된다.

준비 큐

• CPU를 이용하기 위해 기다리는 줄

대기 큐

• 입출력장치를 이용하기 위해 기다리는 줄
• 입출력장치별로 큐가 존재하여 같은 장치를 요구한 프로세스들을 같은 큐로 묶어서 대기

선점형 스케줄링 (preemptive scheduling)

• 프로세스가 CPU를 비롯한 자원을 사용하고 있더라도 운영체제가 프로세스로부터 자원을 강제로 빼앗아 다른 프로세스에게 할당할 수 있는 스케줄링 방식
• 장점 : 어느 하나의 프로세스가 자원 사용을 독점을 막고 프로세스들에 골고루 자원을 배분할 수 있다.
• 단점 : 그만큼 문맥 교환 과정에서 오버헤드가 발생할 수 있다.

비선점형 스케줄링 (non-preemptive scheduling)

• 하나의 프로세스가 자원을 사용하고 있다면 그 프로세스가 종료되거나 스스로 대기 상태에 접어들기 전까지 다른 프로세스가 끼어들 수 없는 스케줄링
• 장점 : 문맥 교환에서 발생하는 오버헤드가 선점형 스케줄링보다 적다.
• 단점 : 모든 프로세스가 골고루 자원을 이용하기 어렵다.

11-2 CPU 스케줄링 알고리즘

CPU 스케줄링 알고리즘은 다양하고 운영체제마다 다르다.

CPU 스케줄링의 종류 (일반적인 전공서 기준의 기본)

1. 선입 선처리 스케줄링
2. 최단 작업 우선 스케줄링
3. 라운드 로빈 스케줄링
4. 최소 잔여 시간 우선 스케줄링
5. 우선순위 스케줄링
6. 다단계 큐 스케줄링
7. 다단계 피드백 큐 스케줄링

선입 선처리 스케줄링

• FCFS (First Come First Served) 스케줄링
• 단순히 준비 큐에 삽입된 순서대로 처리하는 비선점 스케줄링
• 먼저 CPU를 요청한 프로세스부터 CPU 할당
• 단점 : 프로세스들이 기다리는 시간이 매우 길어질 수 있다는 부작용 (=호위 효과)

최단 작업 우선 스케줄링

• SJF (Shortest Job First) 스케줄링
• 선입 선처리 스케줄링에서 호위 효과를 방지하는 스케줄링
• CPU 사용이 긴 프로세스는 나중에 실행, CPU 사용 시간이 짧은 프로세스는 먼저 실행
• CPU 사용 시간이 가장 짧은 프로세스부터 처리하는 스케줄링 방식
• 선점형/비선점형으로 구현될 수 있고 기본적으론 비선점형으로 분류됨

라운드 로빈 스케줄링

• RR (Round Robin) 스케줄링
• 선입 선처리 스케줄링 + 타임 슬라이스 (time slice)
• 타임 슬라이스 : 각 프로세스가 CPU를 사용할 수 있는 정해진 시간
• 정해진 타임 슬라이스만큼의 시간 동안 돌아가며 CPU를 이용하는 선점형 스케줄링
  1. 큐에 삽입된 프로세스들은 순서대로 CPU를 이용하되 정해진 시간만큼만 이용한다.
  2. 정해진 시간을 모두 사용하였음에도 아직 프로세스가 완료되지 않았다면 다시 큐의 맨 뒤에 삽입 (문맥교환)
• 타임 슬라이스의 크기가 중요하다. (너무 크면 선입 선처리 스케줄링과 다를 바가 없고, 너무 작으면 문맥 교환에 발생하는 비용이 커진다.)

최소 잔여 시간 우선 스케줄링

• SRT (Shortest Remaining Time) 스케줄링
• 최단 작업 우선 스케줄링 + 라운드 로빈 스케줄링
• 최단 작업 우선 스케줄링 : 작업 시간이 짧은 프로세스부터 처리하는 스케줄링 알고리즘
• 라운드 로빈 스케줄링 : 정해진 타임 슬라이스만큼 돌아가며 사용하는 스케줄링 알고리즘
• 정해진 시간만큼 CPU를 이용하되, 다음으로 CPU를 사용할 프로세스는 남은 작업 시간이 가장 적은 프로세스로 선택한다.

우선순위 스케줄링

• 프로세스들에 우선순위를 부여하고, 우선순위 높은 프로세스부터 실행
• 우선순위가 같은 프로세스들은 선입 선처리로 스케줄링
• 최단 작업 우선 스케줄링, 최소 잔여 시간 스케줄링은 넓은 의미에서 우선순위 스케줄링에 일종이다.
• 우선순위 스케줄링의 근본적인 문제점, 기아(starvation) 현상
• 우선순위 높은 프로세스만 주구장창 실행
• 우선순위 낮은 프로세스는 (준비 큐에 먼저 삽입되었음에도 불구하고) 실행 연기
• 기아현상을 방지하기 위한 기법 : 에이징(aging)
• 오랫동안 대기한 프로세스의 우선순위를 점차 높이는 방식
• 대기 중인 프로세스의 우선순위를 마치 나이 먹듯 점차 증가시키는 방법
• 즉, 우선순위가 낮아도 언젠가는 우선순위가 높아진다.

다단계 큐 스케줄링

• Multilevel queue 스케줄링
• 우선순위 스케줄링의 발전된 형태
• 우선순위별로 준비 큐를 여러 개 사용하는 스케줄링 방식
• 우선순위가 가장 높은 큐에 있는 프로세스를 먼저 처리
• 우선순위가 가장 높은 큐가 비어 있으면 그 다음 우선순위 큐에 있는 프로세스 처리
• 다단계 큐 스케줄링에서는 기본적으로 큐 간의 이동이 불가하다.
• 우선순위가 낮은 프로세스는 계속해서 실행이 연기 될 수 있다.
• 준비 큐 간에 이동이 불가능하기 때문에 기아현상이 발생할 수 있다.

✅ 프로세스 유형별로 우선순위를 구분하여 실행하는 것이 편리해진다. ➡️ 준비 큐별로 스케줄링 방식을 다양하게 적용할 수 있다.

다단계 피드백 큐 스케줄링

• Multilevel feedback queue 스케줄링
• 다단계 큐 스케줄링의 발전된 형태
• 큐 간의 이동이 가능한 다단계 큐 스케줄링
• 자연스럽게 CPU 집중 프로세스의 우선순위가 상대적으로 낮아지고 입출력 집중 프로세스의 우선순위는 상대적으로 높아진다.
• 타임슬라이스에서 CPU 작업이 끝나지 않으면(CPU 작업이 많으면 = CPU 집중 프로세스) 다음 우선순위 큐로 이동…
• 다단계 피드백 큐 스케줄링에서도 에이징 기법을 적용할 수 있다.
• 어떤 프로세스의 CPU 시간이 길면 우선순위가 낮아지고, 어떤 프로세스가 낮은 우선순위 큐에서 너무 오래 기다리면 우선순위를 높이는 방식
• 가장 일반적인 CPU 스케줄링 방식으로 알려져있음