운영체제(OS)가 수행하는 CPU 스케줄링 기법 중 하나인 HRN(Highest Response-Ratio Next) 기법은 대기 시간이 긴 작업에 우선권을 부여하여 공정성을 유지하는 동시에 처리 효율을 높이는 기법입니다. 이번 글에서는 HRN의 개념, 특징, 장단점, 구체적인 예시, 그리고 실제 사용 사례를 살펴보겠습니다.
1. HRN(Highest Response-ratio Next) 이란?
HRN(Highest Response-Ratio Next)은 작업의 응답 비율(Response Ratio)을 계산하여 우선순위를 결정하는 CPU 스케줄링 기법입니다.
응답 비율은 다음과 같이 계산됩니다:
응답 비율이 가장 높은 작업이 우선적으로 실행됩니다. 이 기법은 기아 현상(Starvation)을 방지하면서도 짧은 작업을 빠르게 처리할 수 있는 특성을 가지고 있습니다.
2. HRN의 특징
| 대기 시간과 서비스 시간의 균형 | - 대기 시간이 길수록 응답 비율이 증가하므로 오래 기다린 작업이 우선적으로 처리됨 - 짧은 작업도 응답 비율이 상대적으로 높아질 가능성이 있어 효율적으로 처리됨 |
| 비선점형 스케줄링 | - HRN은 CPU를 한 번 할당받은 작업이 끝날 때까지 실행되며, 실행 중인 작업을 중단하지 않음 |
| 공정성과 효율성의 조화 | - 대기 시간이 긴 작업에 보상을 제공하면서도 작업 완료 시간을 최소화하려는 균형 잡힌 접근 방식 |
3. HRN의 장단점
| 장점 | 단점 |
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|
4. HRN의 예시
| 구분 | 설명 |
| 조건 | 프로세스 3개(A, B, C)의 대기시간과 서비스 시간이 아래와 같다고 가정. - A: 대기 시간 4, 서비스 시간 2 - B: 대기 시간 6, 서비스 시간 4 - C: 대기 시간 8, 서비스 시간 6 |
| 실행과정 |    |
| 결과 | 작업 A: 최종 대기시간 4, 실행 시간 2, 완료 시간 6 작업 B: 최종 대기시간 8, 실행 시간 4, 완료 시간 14 작업 C: 최종 대기시간 14, 실행 시간 6, 완료 시간 20 * 실행 순서: A -> B -> C * 총 대기시간: 4 + 8 + 14 = 26 |
5. 실제 사용 사례
HRN은 현대 운영체제에서 직접적으로 사용되는 경우는 드물지만, 다음과 같은 상황에서 활용되거나 영감을 줍니다:
- 배치 처리 시스템 : 대규모 작업을 일괄 처리하는 시스템에서 오래 대기한 작업의 우선권을 보장하는 데 사용 가능
- 멀티태스킹 환경에서의 태스크 스케줄링 : 오래 대기한 태스크를 우선 처리해야 하는 공정성 요구를 충족하는 데 유용
- 교육 및 연구 목적으로 사용 : 공정성, 효율성, 기아 방지 등 다양한 스케줄링 문제를 다루기 위한 사례로 활용