[리눅스커널] 스케줄링: 선점 스케줄링(Preemptive Scheduling)이란 무엇일까?

선점 스케줄링은 다음과 같이 정의내릴 수 있습니다.  

    CPU에서 실행 중인 프로세스를 비우고 새로운 프로세스를 CPU에서 실행시킴

 

선점 스케줄링에 대한 이해를 돕기 위해 야구에서 투수 교체를 하는 과정을 예를 들겠습니다.

마운드에 A란 투수가 있다고 가정합시다. A란 투수는 열심히 공을 던지고 있습니다. 감독은 투수가 마운드에서 제대로 공을 던지고 있는지 계속 관찰합니다. 제구는 좋은지 구속은 제대로 나오고 있는지 점검합니다.

그런데 시간이 흘러 B, C와 D란 투수가 자신이 공을 던지고 싶다는 의사와 함께 불펜에서 몸을 풀기 시작했습니다. B, C와 D란 투수도 A와 같은 기량의 투수입니다.

감독은 A와 B, C, D 투수를 비교합니다. 만약 B, C, D 투수 중에 A보다 잘 던진다고(우선순위가 높으면) 감독은 어떤 결정은 내릴까요? A 투수를 강판시키고 B란 투수를 마운드에 올립니다.

여기서 A와 B 투수를 프로세스, 감독을 스케줄러 그리고 마운드를 CPU로 바꿔서 생각해 봅시다.

현재 A란 프로세스가 CPU를 점유하면서 실행 중이라고 가정하겠습니다.

그런데 런큐에 Enqueue한 후 실행을 기다리는 B, C, D란 프로세스가 있습니다.   

스케줄러는 A와 B, C, D 프로세스와 우선순위를 비교합니다. 만약 A 프로세스보다 B란 프로세스가 우선순위가 높다고 판단하면 A란 프로세스를 CPU에서 비우고 B란 프로세스를 CPU에 실행 시킵니다.

이를 선점 스케줄링이라고 말합니다.

"혹시 궁금한 점이 있으면 댓글로 질문 남겨주세요. 아는 한 성실히 답변 올려드리겠습니다!" 

Thanks,

Austin Kim([e-mail])

Reference(프로세스 스케줄링)

스케줄링 소개

   스케줄링란 무엇일까?   

   선점과 비선점 스케줄링이란    

   컨택스트 스위칭이란   

   스케줄링 정책이란    

   스케줄러 클래스란 무엇일까?   

   런큐란 무엇일까?    

   우선순위(nice)란   

프로세스 상태 관리

   프로세스 상태 소개   

   프로세스 상태 변화   

   어떤 함수가 프로세스 상태를 바꿀까?

      TASK_RUNNING(실행 대기)   

      TASK_RUNNING(CPU 실행)   

      TASK_INTERRUPTIBLE 상태 변경   

      TASK_UNINTERRUPTIBLE 상태 변경  

   프로세스 상태를 ftrace로 확인하기   

스케줄러 클래스

   스케줄러 클래스 자료구조 소개     

   5가지 스케줄러 클래스란 무엇일까?     

   프로세스는 스케줄러 클래스를 어떻게 등록할까?  

   프로세스는 스케줄러 클래스로 스케줄러 세부 함수를 어떻게 호출할까? 

런큐

   런큐 자료구조 struct rq 소개    

   runqueues 변수에 대해서     

   런큐에 접근하는 함수 소개    

   런큐 자료구조 확인하기   

CFS 스케줄러

   CFS 스케줄러를 이루는 주요 개념 알아보기  

   CFS 스케줄러 알고리즘과 vruntime   

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     타임 슬라이스 관리  

     vruntime 관리 세부 함수 분석  

   vruntime을 ftrace로 확인하는 실습 따라해보기   

선점 스케줄링(Preemptive Scheduling)   

   선점 스케줄링(Preemptive Scheduling)이란 무엇일까?      

   선점 스케줄링 진입점은 어디인가?   

   선점 스케줄링 발생 시점을 아는 것은 왜 중요할까?   

   선점 스케줄링 진입점: 커널 모드 중 인터럽트 발생  

   선점 스케줄링: 유저 프로세스 실행 중 인터럽트가 발생   

   선점 스케줄링 진입점: 유저 프로세스가 시스템 콜 처리를 마무리한 후   

   선점 스케줄링 지연 함수 preempt_enable()/preempt_disable() 소개  

프로세스는 어떻게 깨울까?

   프로세스를 깨운다는 것은 무엇을 의미할까?   

   프로세스를 깨울 때 호출하는 함수    

   깨우는 프로세스를 런큐에 Enqueue 동작   

스케줄링 핵심 schedule() 함수 분석

   스케줄링 핵심 schedule() 함수 분석하기    

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컨택스트 스위칭

   컨택스트 스위칭이란 무엇인가?  

   컨택스트 스위칭 관련 자료 구조 알아보기  

   컨택스트 스위칭 세부 코드 분석  

   ftrace로 컨택스트 스위칭 동작 확인  

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스케줄링 디버깅

   ftrace: sched_switch와 sched_wakeup 이벤트 소개   

   ftrace: 스케줄링 실행 시 콜스택 파악하기    

   프로세스를 깨울 때 콜스택 분석하기   

   스케줄링 프로파일링

     CPU에 부하를 주는 테스트   

     CPU에 부하를 주지 않는 테스트

# Reference: For more information on 'Linux Kernel';

디버깅을 통해 배우는 리눅스 커널의 구조와 원리. 1

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디버깅을 통해 배우는 리눅스 커널의 구조와 원리. 2

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