[240717] 운영체제란? (2/2) CPU 스케줄링, - 반효경 교수님(2017)

지난 시간 복습

운영체제란 무엇인가 ?
컴퓨터 시스템의 자원을 효율적으로 관리하는 관리자. 
지난 시간과 이번 시간은 개요를 살피는 시간으로 
앞으로 배울 내용을 짧게 훑는 수업임. 가볍게 들을 것. 

CPU 스케줄링이란?

CPU 큐에서 대기 중인 프로그램, 즉 프로세스들 중 어떤 프로세스에게 먼저 CPU '사용권'을 줄 것인가?
이에 대한 스케줄 관리를 운영체제가 한다. 
보통의 프로그램들은 CPU 에서 연산을 하다가 IO (키보드, 모니터 등등) 작업을 하는 등 번갈아가면서 작업함. 

1. FCFS  (First - Come First - Out) 

기본적으로는 FCFS (First - Come First - Out) 룰을 따른다. (선입선출) 
그러나, 만약 첫번째 순서로 CPU 를 점유하는 프로세스가 점유 시간이 상대적으로 길다면 평균 점유 시간도 길어짐
즉, 작업시간이 늘어나면 성능이 안좋다는 결론이 나와버림. 효율성 문제 발생 

2. SJF (Shortest Job First )

이를 보완하기 위해 SJF 를 따름. Shortest Job First 
그러나, 이렇게 되면 형평성에 어긋남. 형평성 문제 발생

효율성과 형평성을 모두 고려해야 한다. 

3. RR (Round Robin) 

현재 가장 많이 사용되는 방법.
각 프로세스는 동일한 크기의 CPU 할당 시간을 가짐. (n-1) * 할당시간
어떤 프로세스도 (n-1) * 할당시간 이상을 기다리지 않음. (본인을 제외한 큐에 대기중인 프로세스 수 == n-1)
대기시간은 cpu 사용시간에 비례한다. 
짧은 시간 간격으로 번갈아가면서 CPU 를 할당 받았다가 뺏겼다가 반복됨. 

이는 운영체제 독자적 권한을 벗어나기 때문에 여기서 인터럽트를 발생시킨다. 

 

메모리 관리 

메모리는 휘발성 매체이다. ram 
전원이 켜지면, 디스크에 있는 실행 파일들이 메모리에 올라서 프로세스가 된다. 

디스크에 있던 실행파일의 프로세스가 메모리에 올라가기 전에 가상 메모리 개념이 더 있다. 
각각의 프로세스가 독자적으로 가상 메모리를 가짐. 물리적인 메모리에는 당장 필요한 부분만 올라감. 

 

스왑 영역으로 밀려나는 프로세스는 어떤 프로세스인가 ?

LRU (가장 오래전에 참조한 페이지 삭제) vs LFU (참조 횟수가 가장 적은 페이지 삭제) 

 

디스크 스케줄링 

디스크 스케줄링의 핵심은?
디스크 헤드의 이동 시간 (seek time) 을 최대한 줄이는 것이다 

엘리베이터랑 비슷한 알고리즘 ! 

 

저장장치 계층구조와 캐싱 

컴퓨터 내부 - CPU 와 메모리, 디스크 

CPU - 레지스터, 캐시 메모리, 메인 메모리
- 레지스터란? 기계어를 실행할때에는 레지스터에 있는 값을 가지고 연산하는 것임. 
- 캐시? CPU 와 메모리의 속도 차이를 완충하기 위해서 캐시 메모리가 존재한다. 

디스크 (보조기억장치) - 요즘은 디스크 위에 플래시 메모리를 많이 쓰기도 한다. (요즘 2017) 

 

캐싱이란?

디스크로부터 가져온 데이터가 재사용될때, 매번 디스크에 요청하는 것이 아니라 
중간에 저장해서 (복사) 작업 시간을 줄임, 효율을 높임. 
캐싱에서 중요한 것은. 결국 메모리 관리임. 어떤 메모리를 저장하는 것이 효율적인가? 

 

플래시 메모리

반도체 장치 - ssd, NAND형 (스토리지용)
비휘발성, 전력 소모 적음, 크기 작고, 무게 적음, 소형 전자 기기에 최적임 = 모바일 장치. 

 

운영체제의 종류 

서버용(리눅스), PC 용(리눅스, 윈도우, Mac OS), 디바이스용 (iOS, Android) 

 

예시를 쉽게 들어주셔서 이해하기도 쉬웠다. 
스왑 메모리 영역 aws 서버 구축할때 처음 본 개념이었는데 
메모리가 다 찼을때 메모리에서 사용이 끝난? 페이지들을 스왑 영역으로 보낸다고 한다. 
aws 서버에서 메모리가 부족해서 자꾸 오류가 생겼었는데 이때 스왑 영역을 늘려서 문제를 해결했던 기억이 있다. 
뭔지는 모르겠고 돌아가는 걸 보니 메모리에 여유를 만들어주는 구나 ~ 생각하고 사용했었다. ㅋㅋ 

 

07/18 1:38am