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# ProcessScheduling

## 프로세스 스케줄링 종류

* 비선점(Non-Preemptive): 프로세스 종료까지 다른 프로세스가 CPU 점유 불가능
* 선점(Preemptive): 다른 프로세스가 CPU 요청 시 실행중인 프로세스를 중단

## 비선점(Non-Preemptive) 스케줄링

### Priority (우선순위 방식)

{% stepper %}
{% step %}

### 특징

* 각 프로세스에 우선순위를 부여, 가장 높은 프로세스가 먼저 실행된다.
* 일반적으로 숫자가 작을수록 높은 우선순위를 의미한다. (0이 최고 우선순위)
* 시스템이 간단해 비선점형, 선점형 둘 다 구현 가능
  {% endstep %}

{% step %}

### 장점

* 긴급하거나 중요한 작업을 먼저 처리할 수 있다.
* 시스템에 유연성을 제공한다.
  {% endstep %}

{% step %}

### 단점

* 기아(Starvation, 낮은 우선순위를 가진 프로세스가 계속해서 CPU를 할당 받지 못함)가 발생할 수 있다.
  {% endstep %}
  {% endstepper %}

### Deadline

{% stepper %}
{% step %}

### 특징

* 실시간 시스템(Real-Time Systems)에서 매우 중요하게 사용되는 스케줄링 기법
* 각 프로세스가 정해진 시간(마감 시간, Deadline) 안에 반드시 완료되어야 하는 상황에 유리하다.
  {% endstep %}

{% step %}

### 세부 방식

* EDF (Earliest Deadline First): 가장 이른 마감시간을 가진 작업부터 우선 실행
* RM (Rate Monotonic Scheduling): 작업 주기가 짧을수록 높은 우선순위 부여
  {% endstep %}

{% step %}

### 장점

* 실시간 시스템의 시간 제약을 만족시키는 데 필수
* 시간에 민감한 작업 처리에 매우 적합
  {% endstep %}

{% step %}

### 단점

* 일반적인 운영체제(OS)에서는 잘 쓰이지 않는다.
* Deadline 기반 판단만으로 작업의 중요도나 실행시간을 충분히 고려하기 어렵다.
  {% endstep %}
  {% endstepper %}

### FIFO

{% stepper %}
{% step %}

### 특징

* 먼저 도착한 프로세스를 먼저 실행
* 프로세스들이 큐(Queue)에 들어오고, 도착 순서대로 CPU를 할당 받는다.
* 구현이 간단하고 직관적이다.
  {% endstep %}

{% step %}

### 주요 성능 지표

* 대기 시간 (Waiting Time): 실행 전까지 기다린 시간
* 반환 시간 (Turnaround Time): 도착부터 종료까지 걸린 전체 시간
  {% endstep %}

{% step %}

### 장점

* 구현이 간단해 운영체제 교육용으로 자주 사용된다.
* 시스템 구조를 단순화 시킬 수 있다.
  {% endstep %}

{% step %}

### 단점

* 평균 대기 시간이 길어질 수 있으며, 특히 실행 시간이 긴 프로세스가 먼저 오면 더 심각해진다.
* 전체 시스템의 반응성이 떨어진다.
* 공정성이 떨어진다.
  {% endstep %}
  {% endstepper %}

### SJF

{% stepper %}
{% step %}

### 특징

* 가장 짧은 작업(실행 시간)을 가진 프로세스를 먼저 실행
* 평균 대기 시간과 평균 반환 시간을 최소화 하는 이상적인 알고리즘
* 평균 대기 시간, 평균 반환 시간이 가장 낮은 스케줄링 방식이다. (단, 정확한 실행 시간(버스트 타임)을 알아야 함)
  {% endstep %}

{% step %}

### 장점

* 이론적으로 최적의 평균 대기 시간
* 짧은 응답 시간을 기대할 수 있다.
  {% endstep %}

{% step %}

### 단점

* 실행 시간 예측이 어렵다.
* 긴 작업이 계속 뒤로 밀려 기아가 발생할 수 있다.
  {% endstep %}
  {% endstepper %}

### HRN

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{% step %}

### 특징

* 대기 시간과 실행 시간을 고려, 우선순위를 동적으로 계산하여 응답 비율이 가장 높은 프로세스부터 실행
* 짧은 작업은 빨리 처리하고, 긴 작업도 오래 기다렸다면 우선순위를 올려 실행되도록 한다.
* SJF의 기아 문제를 해결하면서도 평균 대기 시간을 줄이는 전략적인 방식
  {% endstep %}

{% step %}

### 장점

* 기아 문제를 해결
* SJF 보다 현실적이고 공정한 방식
* 평균 대기 시간도 낮음
  {% endstep %}

{% step %}

### 단점

* 매 스케줄링 시점마다 응답 비율을 다시 계산해야 해서 복잡성이 높아진다.
  {% endstep %}
  {% endstepper %}

## 선점(Preemptive) 스케줄링

### Round Robin, RR

{% stepper %}
{% step %}

### 특징

* 시간 할당(Time Quantum)을 정해두고, 준비 큐에 있는 모든 프로세스를 순환(Round Robin) 방식으로 실행
* 각 프로세스는 동등한 기회로 CPU를 사용한다.
* 프로세스가 주어진 시간만큼 CPU를 사용하고도 끝나지 않으면, 큐의 뒤로 이동하고 다음 프로세스가 실행된다.
* 빠른 응답 시간이 요구되는 시분할 시스템(Time-sharing System)에 적합하다.
  {% endstep %}

{% step %}

### 단점

* 너무 짧은 시간 할당되면 문맥 교환(Context Switching)이 너무 자주 일어나 성능이 떨어진다.
  {% endstep %}
  {% endstepper %}

### SRT

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{% step %}

### 특징

* SJF의 선점형 버전, 남은 실행 시간이 가장 짧은 프로세스를 항상 선택하는 방식
  {% endstep %}

{% step %}

### 장점

* 평균 대기 시간, 평균 반환 시간이 매우 우수
* 실시간 처리 능력이 매우 뛰어남
  {% endstep %}

{% step %}

### 단점

* SJF 와 마찬가지로 기아 문제 발생할 수 있다.
* 자주 선점하면 CPU 자원을 문맥 교환에 낭비하게 된다.
* 보통 과거 실행 통계로 프로세스 실행 시간은 예측한다.
  {% endstep %}
  {% endstepper %}

### MQ

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{% step %}

### 특징

* 다단계 큐 스케줄링이고 하며, 여러 개의 큐를 운영체제 내에 따로 만들어서 각 큐마다 다른 종류의 프로세스를 따로 관리한다.
* 큐마다 서로 다른 스케줄링 알고리즘을 사용하는 방식이다.
* 각 프로세스는 자신에게 적합한 큐로 이동, 운영체제는 우선순위가 높은 큐부터 차례로 실행시킨다.
  {% endstep %}

{% step %}

### 장점

* 다양한 프로세스 특성에 맞는 알고리즘을 적용할 수 있어 유연하다.
* 빠른 응답이 필요한 인터랙티브 프로세스는 우선 처리하여 시스템 전체 효율성을 올릴 수 있다.
* 실시간/비실시간, 사용자/시스템 프로세스를 구분해서 처리 할 수 있어 체계적이다.
  {% endstep %}

{% step %}

### 단점

* 기아 발생 가능성이 있다. (이 때문에 에이징 기법 활용)
* 복잡한 설계와 관리가 필요하다.
* 정적 MQ는 유연성이 떨어진다.
  {% endstep %}
  {% endstepper %}

### MFQ

{% stepper %}
{% step %}

### 특징

* MQ의 단점을 보완한 구조, 큐 사이를 프로세스가 이동할 수 있는 동적 구조를 갖는다.
* CPU를 많이 쓰는 프로세스는 낮은 우선순위로 밀려나고, 입출력 중심의 프로세스는 높은 우선순위로 올라간다.
* 각 큐마다 다른 Time Quantum과 스케줄링 방식을 적용한다.
  {% endstep %}
  {% endstepper %}


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