선점형(Preemptive) vs 비선점형(Non-Preemptive) 스케줄링 완전 정리

🔷 선점형 스케줄링(Preemptive Scheduling)

✅ 선점형 스케줄링이란?

선점형 스케줄링은 운영체제가 CPU를 사용 중인 프로세스에게서
강제로 CPU를 회수하여 다른 프로세스에 할당할 수 있는 방식입니다.

- 현재 프로세스가 실행 중이라도,
- 더 높은 우선순위 프로세스가 등장하거나,
- 타임 퀀텀이 만료되면,
운영체제는 CPU를 선점할 수 있습니다.
이 과정을 선점(Preemption)이라고 부릅니다.

✅ 선점형 스케줄링의 등장 배경

시스템이 복잡해지면서 사용자 입력, 네트워크 요청, 긴급 시스템 작업 등
즉각적인 반응이 필요한 상황이 증가하였습니다.

이에 따라 운영체제가 프로세스를 중간에 끊고
긴급 작업을 즉시 처리할 수 있는 기능이 필요해졌습니다.

✅ 선점형 스케줄링의 작동 방식

프로세스가 CPU 사용 중에도
우선순위 높은 프로세스 등장 or 타임 퀀텀 만료 시
운영체제가 CPU를 강제로 회수하여 다른 프로세스에 할당

이때 발생하는 교체 작업을 컨텍스트 스위칭(Context Switching)이라고 합니다.

✅ 선점형 스케줄링의 대표 알고리즘

Round Robin (RR)
Preemptive Priority Scheduling
Shortest Remaining Time First (SRTF)

✅ 선점형 스케줄링의 장점과 단점

장점	단점
빠른 사용자 입력 응답 가능	컨텍스트 스위칭으로 오버헤드 발생
긴급 작업 즉시 처리 가능	구현 복잡, 관리 어려움
실시간성 보장	스케줄링 효율 저하 가능

🔷 비선점형 스케줄링(Non-Preemptive Scheduling)

✅ 비선점형 스케줄링이란?

비선점형 스케줄링은 운영체제가 CPU를 할당한 이후,
프로세스가 작업을 완료하거나 자발적으로 반납할 때까지
CPU 점유를 유지하는 방식입니다.
운영체제는 중간에 CPU를 빼앗지 않습니다.

✅ 비선점형 스케줄링의 등장 배경

초기 컴퓨터에서는 시스템 설계가 단순해야 했고,
중간 작업 끊기 복잡성도 부담이 컸습니다.

따라서 한번 CPU를 받은 프로세스는 끝까지 실행하도록 하는 방식이 선호되었습니다.

✅ 비선점형 스케줄링의 작동 방식

프로세스가 CPU를 얻으면
자발적으로 작업 완료 또는 입출력 대기 발생 전까지
운영체제는 CPU를 회수하지 않음

✅ 비선점형 스케줄링의 대표 알고리즘

First Come First Served (FCFS)
Non-preemptive Shortest Job First (SJF)
Non-preemptive Priority Scheduling

✅ 비선점형 스케줄링의 장점과 단점

장점	단점
컨텍스트 스위칭이 적어 오버헤드 낮음	긴 작업이 시스템 전체를 지연 가능
구현이 단순하고 안정성 높음	반응 속도가 느려질 수 있음
긴 작업을 안정적으로 완료 가능	짧은 작업이 오랫동안 대기할 수 있음

🔷 선점형 vs 비선점형 스케줄링 비교

항목	선점형 스케줄링	비선점형 스케줄링
CPU 회수	운영체제가 강제로 회수 가능	프로세스가 자발적 반납
컨텍스트 스위칭	많음 (오버헤드 큼)	적음 (오버헤드 작음)
응답성	빠름 (실시간성 가능)	느림 (긴 작업 대기)
구현 난이도	복잡	단순
대표 알고리즘	RR, SRTF, Preemptive Priority	FCFS, Non-preemptive SJF, Priority

🔷 직관적 예시로 이해하기

선점형 예시: 버스 탔는데 응급환자가 오면 일반 승객을 내리게 하고 응급환자 먼저 태움
비선점형 예시: 버스에 탔으면 누구도 끌어내지 않고 목적지까지 그대로 감

🔷 마무리 정리

- 선점형 스케줄링은 실시간성, 빠른 반응성이 필요한 시스템에 적합합니다.
- 비선점형 스케줄링은 단순성과 안정성이 필요한 시스템에 적합합니다.

운영체제는 시스템 환경에 따라 두 방식을 조합하여 최적의 성능과 안정성을 달성하고 있습니다.