CPU 스케줄링 (CPU Scheduling)

Jan 27, 2026

핵심 개념

CPU 스케줄링은 멀티프로그래밍 OS에서 Ready Queue에 있는 프로세스 중 어떤 것에 CPU를 줄지 결정하는 메커니즘이다.

단일 CPU에서는 한 번에 하나의 프로세스만 실행할 수 있다. 어떤 프로세스가 I/O를 기다리는 동안 CPU가 놀고 있으면 낭비이므로, 다른 프로세스에게 CPU를 넘겨주는 것이 효율적이다. 이 “누구에게 넘겨줄지”를 결정하는 것이 CPU 스케줄링이다.

비유하면 은행 창구와 같다. 고객(프로세스)이 서비스(CPU)를 받기 위해 대기하는 상황에서, 어떤 순서로 고객을 부를지 결정하는 것이 스케줄링이다.

동작 원리

CPU-I/O 버스트 사이클

프로세스 실행은 CPU burst(CPU 실행)와 I/O burst(I/O 대기)의 반복 사이클로 구성된다.

프로세스 실행 흐름:
┌─────────┐    ┌─────────┐    ┌─────────┐
│CPU burst│───>│I/O burst│───>│CPU burst│───> ...
└─────────┘    └─────────┘    └─────────┘

I/O-bound 프로세스: 짧은 CPU burst가 많음 (예: 웹 서버의 사용자 요청 처리)
CPU-bound 프로세스: 긴 CPU burst가 적음 (예: 과학 연산, 데이터 처리)

CPU 스케줄러

Ready Queue에서 다음에 실행할 프로세스를 선택하는 역할을 한다. Ready Queue는 FIFO 큐, 우선순위 큐, 트리, 연결 리스트 등 다양한 자료구조로 구현할 수 있다.

디스패처 (Dispatcher)

스케줄러가 선택한 프로세스에게 실제로 CPU 제어권을 넘기는 모듈이다.

디스패처의 역할:

문맥 교환(Context Switch) 수행
사용자 모드로 전환
사용자 프로그램의 적절한 위치로 점프

스케줄링 흐름:
┌──────────────┐      ┌───────────┐      ┌─────────┐
│ Ready Queue  │─────>│ Scheduler │─────>│Dispatcher│─────> CPU
│ (PCB들)      │      │ (선택)     │      │ (전환)   │
└──────────────┘      └───────────┘      └─────────┘

디스패치 지연(Dispatch Latency): 한 프로세스를 멈추고 다른 프로세스를 시작하는 데 걸리는 시간이다. 이 시간은 순수한 오버헤드이므로 가능한 짧아야 한다.

예시

웹 서버를 생각해 보자. 사용자 요청 처리(I/O-bound)와 데이터 분석(CPU-bound) 작업이 혼재한다.

스케줄링이 없으면: 데이터 분석이 CPU를 독점하여 사용자 요청 응답이 지연됨
스케줄링이 있으면: I/O-bound 작업이 I/O를 기다리는 동안 CPU-bound 작업이 실행되고, I/O가 완료되면 다시 I/O-bound 작업에 CPU를 넘김

지표	설명
CPU 이용률	40~90%까지 향상 가능
처리량(Throughput)	단위 시간당 완료되는 프로세스 수 증가
응답 시간	사용자 요청에 대한 반응 속도 개선