[논문 리뷰] A New Round Robin Based Scheduling Algorithm for Operating Systems: Dynamic Quantum Using the Mean Average

Abbas Noon, Ali Kalakech외 1명|arXiv (Cornell University)|2011. 11. 22.

Distributed and Parallel Computing Systems참고 문헌 6인용 수 99

한 줄 요약

이 논문은 준비 큐에 있는 프로세스의 평균 버스트 시간을 기반으로 시간 큐안을 동적으로 조정하는 동적 양자 라운드 로빈 스케줄링 알고리즘(AN)을 제안한다. 이는 반응 시간과 컨텍스트 스위칭 오버헤드를 줄이며, 시뮬레이션 결과로 기존 라운드 로빈보다 성능 향상을 입증한다.

ABSTRACT

Round Robin, considered as the most widely adopted CPU scheduling algorithm, undergoes severe problems directly related to quantum size. If time quantum chosen is too large, the response time of the processes is considered too high. On the other hand, if this quantum is too small, it increases the overhead of the CPU. In this paper, we propose a new algorithm, called AN, based on a new approach called dynamic-time-quantum; the idea of this approach is to make the operating systems adjusts the time quantum according to the burst time of the set of waiting processes in the ready queue. Based on the simulations and experiments, we show that the new proposed algorithm solves the fixed time quantum problem and increases the performance of Round Robin.

연구 동기 및 목표

• 기존 라운드 로빈 스케줄링에서 고정된 시간 큐안의 한계를 해결하기 위해.
• CPU 스케줄링에서 반응 시간과 컨텍스트 스위칭 오버헤드를 줄이기 위해.
• 대기 중인 프로세스의 평균 버스트 시간을 기반으로 시간 큐안을 동적으로 조정하기 위해.
• 다중 작업 환경에서 전체 시스템 성능과 반응성 향상을 위해.
• 시뮬레이션과 실험을 통해 동적 큐안 조정의 효과를 검증하기 위해.

제안 방법

• 현재 준비 큐에 있는 모든 프로세스의 평균 버스트 시간을 계산한다.
• 이 평균 버스트 시간을 함수로 사용하여 시간 큐안을 동적으로 설정함으로써 반응성과 오버헤드를 균형 잡는다.
• 계산된 동적 큐안을 사용하여 프로세스를 라운드 로빈 방식으로 스케줄링한다.
• 각 스케줄링 사이클 이후 업데이트된 버스트 시간 데이터를 기반으로 동적 큐안을 재계산한다.
• 고정된 큐안 값을 피하고, 실시간으로 워크로드 특성에 적응하는 접근 방식을 사용한다.
• 프로세스 행동에 기반하여 큐안 크기를 지속적으로 개선하는 피드백 메커니즘을 사용한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 평균 버스트 시간을 기반으로 한 시간 큐안의 동적 조정이 CPU 스케줄링에서 반응 시간에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ2 동적 큐안은 고정 큐안 라운드 로빈보다 컨텍스트 스위칭 오버헤드를 줄일 수 있는가?
• RQ3 평균 기반 큐안 계산이 전체 시스템 스루풋과 공정성에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ4 기존 라운드 로빈과 비교해 복잡한 워크로드에서 제안된 알고리즘이 어떻게 성능을 발휘하는가?
• RQ5 동적 큐안은 스케줄링 비용을 증가시키지 않고 반응성을 얼마나 향상시킬 수 있는가?

주요 결과

• 제안된 AN 알고리즘은 고정 큐안을 사용하는 기존 라운드 로빈보다 평균 반응 시간을 크게 감소시킨다.
• 동적 큐안 메커니즘이 과도한 컨텍스트 스위칭을 효과적으로 줄여 스케줄링 오버헤드를 낮춘다.
• 다양한 버스트 시간을 가진 프로세스 간의 부하 균형이 향상되어 시스템 스루풋이 향상된다.
• 적응형 큐안 크기 조정을 통해 스터브리피어를 방지함으로써 공정성을 유지한다.
• 시뮬레이션 결과는 다양한 프로세스 버스트 시간 분포에서 일관된 성능 향상을 입증한다.
• 평균 기반 동적 큐안 접근 방식은 반응 시간과 효율성 지표 모두에서 고정 큐안 라운드 로빈을 능가한다.