📌 스케줄러(Scheduler)

스케줄러(Scheduler)

• Long Term Scheduler(장기 스케줄러 or job scheduler)
  • 시작 프로세스 중 어떤 것들을 ready queue에 보낼지 결정
  • 프로세스에 memory(및 각종 자원)을 주는 문제
  • degree of multipramming을 제어 (메모리에 올라간 프로그램이 몇개냐??!!)
  • time sharing system에는 보통 장기 스케줄러가 없음 (무조건 ready)
• Short Term Scheduler(단기 스케줄러 or CPU Scheduler)
  • 어떤 프로세스를 다음번에 running 할건지 결정
  • 프로세스에 CPU를 주는 문제
  • 충분히 빨라야 함(millisecond 단위)

• Medium Term Scheduler(중기 스케줄러 or Swapper)

  메모리가 너무 부족할 때 얘가 일함.

  • 여유 공간을 마련하기 위해 프로세스를 통째로 메모리에서 디스크로 쫓아냄. (모든 프로레스가 메모리에 올라오면 매우 비효율적이라 일부를 쫓아내는게 효과적임.)
  • 프로세스에서 memory를 뺐는 문제
  • degree of multiprogramming을 제어

프로세스의 상태

• Running
  • CPU를 잡고 instruction을 수행중인 상태
• Ready
  • CPU를 기다리는 상태(메모리 등 다른 모든 조건을 만족함)
• Blocked (Wait, Sleep)
  • I/O 등의 이벤트(event)를 기다리는 상태
  • (예) 디스크에서 파일을 불러와야하는 경우
• Suspended
  • 외부적인 이유로 프로세스의 수행이 정지된 상태
  • 프로세스를 통째로 외부로 Swap out 된다.
  • (예) 사용자가 프로그램을 일시 정지 시킨 경우 (break key) 시스템이 여러 이유로 프로세스를 잠시 중단 시킴(메모리가 너무 많은 프로세스사 올라와 있을 때)

blocked: 자신이 요청한 event가 만족되면 ready

Suspened: 외부에서 resume해 주어야 Active됨.

• suspended는 프로세스가 blocked와 ready 상태에서 바뀌는 것에 따라 2가지로 구분함.
• 메모리를 suspended ready의 경우 메모리를 통째로 빼앗겼기 때문에 CPU 작업은 일절할 수 없음.
• 그치만 suspended blocked의 경우 I/O 작업을 하다가 suspended가 되었기 때문에 해당 작업은 계속할 수 있음.
• Swap out은 메모리에서 모두 쫓겨나는 것, Swap in은 다시 들어오는 것
• 프로세스가 자기 프로세스 코드를 수행중이면 user mode running이라고 하고 그렇지 않으면 kernel, monitor(운영체제에 대신 요청해서 하는 경우) mode runnig

Thread

동일한 프로그램이 실행된다고 하면, 각각의 프로세스가 실행되는 개념임. 근데 비효율적이지 않음 왜냐하면, 코드의 어디를 수행하고 있는지에 대해서 각각의 스레드가 이를 기록함. 즉 CPU 수행단위를 따로 기억하는 형태. 그래서 이 부분을 제외한 것은 단일 프로레스로 share하고 있음. 이래서 효율적인 것임.

정의: “A thread or (lightweight process) is a basic unit of CPU utilization”

• thread의 구성
  • program couter
  • register set
  • stack space
• Thread가 동료 Thread와 공유하는 부분(=Task)
  • code section
  • Data section
  • OS rssource
• 전통적인 개념의 heavyweight process는 하나의 thread를 가지고 있는 Task로 볼 수 있다.

장점

• 다중 스레드로 구성된 태스크 구조에서는 하나의 서버 스레드가 blocked 상태인 동안에도 태스크 내의 다른 스래드가 실행(running)되어 빠른 처리를 할 수 있다.
• 동일한 일을 수행하는 다중 스레드가 협력하여 높은 처리율(throughtput)과 성능 향상을 얻을 수 있다.
• 스레드를 사용하면 병렬성을 높일 수 있다.

프로세스 생성

• 부모 프로세스가 자식 프로세스 생성
• 프로세스의 트리형성
• 프로세스는 자원을 필요로 함
  • 운영체제로 받는다
  • 부모와 공유한다.
• 자원의 공유
  • 부모와 자식이 모든 자원을 공유하는 모델
  • 일부를 공유하는 모델
  • 전혀 공유하지 않는 모델
• 수행
  • 부모와 자식이 공존하며 수행되는 모델
  • 자식이 종료(terminate)될 때가지 부모가 기다리는(wait, blocked) 모델
• 주소 공간
  • 자식은 부모의 공간을 복사함
  • 자식은 그 공간에 새로운 프로그램을 올림
• 유닉스의 예
  • Fork() 시스템 콜이 새로운 프로세스를 생성
    • 부모를 그대로 복사 (OS data except PID + binery)
    • 주소 할당
  • Fork() 다음에 이러지는 exec() 시스템 콜을 통해 새로운 프로그램을 메모리에 올림

프로세스 종료

• 프로세스가 마지막 명령어를 수행한 후 이를 운영체제에게 알려줌
  • 자식이 부모에게 outputData를 보냄 (via wait)
  • 프로세스의 각종 자원들이 운영체제게게 반납됨
• 부모 프로세스가 자식의 수행을 종료시킴 (abort)
  • 자식이 할당 자원의 한계치를 넘는 경우
  • 자식에게 할당된 태스크가 더 이상 필요하지 않는 경우
  • 부모가 종료된 경우
    • 운영체제는 부모 프로세스가 종료되는 경우 자식 프로세스가 수행되도록 두지 않는다.
    • 단계적인 종료(부모 프로세스는 꼭 자식 프로세스를 다 죽이고 죽는다.)