멀티프로세서 스케줄링 (Multiprocessor Scheduling)

핵심 개념

멀티프로세서 스케줄링은 여러 CPU(또는 코어)가 있는 시스템에서 프로세스/스레드를 어떤 프로세서에 할당할지 결정합니다. 단일 CPU 스케줄링 기법을 그대로 적용하면 부하 불균형과 캐시 비효율이 발생합니다.

동작 원리

비대칭 vs 대칭 멀티프로세싱

• 비대칭(Asymmetric): 하나의 마스터 프로세서가 모든 스케줄링 결정. 단순하지만 병목 발생.
• 대칭(SMP): 각 프로세서가 자체 스케줄링 수행. 현대 OS의 표준(Windows, Linux, macOS).

Ready Queue 구성

방식	장점	단점
공용 큐	부하 균형 자동	Lock 경합
프로세서별 큐	경합 없음, 캐시 친화적	부하 불균형 가능

멀티스레드 프로세서와 메모리 스톨

단일 스레드:
Thread ──▶ [Compute]──▶[Memory Stall]──▶[Compute]──▶[Memory Stall]

멀티스레드 (SMT):
Thread0 ──▶ [C]──▶[Stall]──▶     [C]──▶[Stall]
Thread1 ──▶      [C]──▶[Stall]──▶     [C]──▶[Stall]
                   ↑ 스톨 동안 다른 스레드 실행

메모리 스톨(캐시 미스 등)로 CPU가 최대 50% 유휴 상태가 될 수 있으며, 하드웨어 스레드 간 전환으로 이를 활용합니다.

부하 균형 (Load Balancing)

• Push Migration: 과부하 프로세서에서 유휴 프로세서로 이동
• Pull Migration: 유휴 프로세서가 바쁜 프로세서에서 가져옴
• Linux CFS는 둘 다 구현

예시

• 공용 큐: 여러 계산대가 있는 마트에서 하나의 줄
• 프로세서별 큐: 각 계산대마다 별도 줄

4코어 CPU, 각 코어에 2개 하드웨어 스레드(Intel i7)면 OS는 8개의 논리 CPU를 인식합니다. 스케줄링은 2단계: OS→하드웨어스레드, 코어→실행스레드 선택.

관련 개념

• 멀티프로세서 시스템 (Multiprocessor System)
• 동시성 vs 병렬성
• UNIX CPU 스케줄링
• 캐시 일관성 (Cache Coherency)