[논문 리뷰] Comparative performance analysis of multi dynamic time quantum Round Robin(MDTQRR) algorithm with arrival time

H. S. Behera, Rakesh Mohanty외 2명|arXiv (Cornell University)|2011. 09. 14.

Quantum Computing Algorithms and Architecture참고 문헌 1인용 수 11

한 줄 요약

이 논문은 프로세스 도착 시간과 버스트 시간을 기반으로 시간 큐안을 동적으로 조정함으로써 기존 라운드 로빈 스케줄링을 향상시키는 다중 동적 시간 큐안 라운드 로빈(MDTQRR) 알고리즘을 제안한다. 주기당 두 번 시간 큐안을 재계산하여 컨텍스트 스위치, 평균 대기 시간, 전환 시간을 줄이며, 표준 라운드 로빈 및 최소 나머지 버스트 라운드 로빈보다 향상된 처리량과 CPU 활용도를 달성한다.

ABSTRACT

CPU being considered a primary computer resource, its scheduling is central to operating-system design. A thorough performance evaluation of various scheduling algorithms manifests that Round Robin Algorithm is considered as optimal in time shared environment because the static time is equally shared among the processes. We have proposed an efficient technique in the process scheduling algorithm by using dynamic time quantum in Round Robin. Our approach is based on the calculation of time quantum twice in single round robin cycle. Taking into consideration the arrival time, we implement the algorithm. Experimental analysis shows better performance of this improved algorithm over the Round Robin algorithm and the Shortest Remaining Burst Round Robin algorithm. It minimizes the overall number of context switches, average waiting time and average turn-around time. Consequently the throughput and CPU utilization is better.

연구 동기 및 목표

• 고정된 시간 큐안 할당으로 인한 기존 라운드 로빈 스케줄링의 비효율성을 해결하기 위해.
• 시간 공유 환경에서 평균 대기 시간과 전환 시간을 줄이기 위해.
• 동적 시간 큐안 조정을 통해 CPU 활용도와 시스템 처리량을 향상시키기 위해.
• 더 나은 스케줄링 정확도를 위해 도착 시간을 시간 큐안 계산에 통합하기 위해.

제안 방법

• MDTQRR 알고리즘은 라운드 로빈 주기 내에서 시간 큐안을 두 번 계산하여 프로세스 행동에 동적으로 적응한다.
• 프로세스 도착 시간과 버스트 시간을 사용하여 각 프로세스에 최적화된 시간 큐안을 계산한다.
• 이중 단계 스케줄링 접근 방식을 적용한다: 초기 시간 큐안 할당 후 나머지 실행 시간에 기반한 실시간 조정.
• 결핍 방지를 위해 도착 시간을 시간 큐안 계산에 통합하여 공정성 향상.
• 지능적인 시간 큐안 적응을 통해 불필요한 프로세스 프리에임프티를 최소화함으로써 컨텍스트 스위치를 줄인다.
• 표준 메트릭을 사용하여 성능 평가: 평균 대기 시간, 평균 전환 시간, 처리량, CPU 활용도.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 동적 시간 큐안 조정이 시간 공유 시스템에서 평균 대기 시간에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ2 도착 시간을 통합할 경우 라운드 로빈에서 스케줄링의 공정성과 효율성이 얼마나 향상되는가?
• RQ3 이중 단계 시간 큐안 계산은 표준 라운드 로빈보다 컨텍스트 스위치를 줄일 수 있는가?
• RQ4 처리량과 CPU 활용도 측면에서 MDTQRR는 최소 나머지 버스트 라운드 로빈과 어떻게 비교되는가?
• RQ5 동적 시간 큐안 조정이 전체 시스템 응답 시간과 자원 활용도에 어떤 영향을 미치는가?

주요 결과

• MDTQRR 알고리즘은 표준 라운드 로빈 및 최소 나머지 버스트 라운드 로빈보다 전체 컨텍스트 스위치 수를 줄였다.
• 도착 시간과 버스트 시간을 기반으로 최적화된 시간 큐안 할당으로 인해 MDTQRR의 평균 대기 시간이 크게 낮아졌다.
• 동적 조정을 통해 평균 전환 시간이 최소화되어 프로세스 완료 효율성이 향상되었다.
• 더 적은 컨텍스트 스위치와 더 나은 시간 큐안 할당으로 인해 처리량이 향상되었다.
• 다양한 버스트 길이를 가진 프로세스의 더 효과적인 스케줄링과 더불어 더 적은 유휴 시간으로 인해 CPU 활용도가 향상되었다.
• 알고리즘은 모든 주요 스케줄링 메트릭에서 뛰어난 성능을 보이며, 시간 공유 환경에서의 효과성을 확인했다.