[OS] 11. CPU Bound, I/O Bound

CPU Bound

• CPU Bound 는 프로세스가 진행될 때, CPU 사용 기간이 I/O Waiting 보다 많은 경우다.

• 주로 행렬 곱이나 고속 연산을 할 때 나타나며 CPU 성능에 의해 작업 속도가 결정된다.

  

I/O Bound

• 반면 I/O Bound 는 프로세스가 진행될 때, I/O Wating 시간이 많은 경우다.

• 파일 쓰기, 디스크 작업, 네트워크 통신을 할 때 주로 나타나며 작업에 의한 병목(다른 시스템과 통신할 때 나타남)에 의해 작업 속도가 결정된다.

  

CPU 성능 향상에 따른 작업 처리 성능

• CPU 의 성능이 향상되거나 개수가 추가되면 CPU Bound 의 작업 처리 성능이 향상된다.

• 따라서 성능 향상을 위해 scale-up 이 주로 사용된다.

  

• 반면 I/O Bound 의 경우에는 CPU 성능보다 타 시스템과의 병목 부분(I/O Wating)에 큰 영향을 받기 때문에 스레드 개수를 늘리거나 동시성을 활용한다.

• 따라서 성능 향상을 위해 scale-out을 주로 사용한다.

  

병렬 프로그래밍 방법 선택

• Multiprocessing
  • multiprocessing 방식은 Multiple processes 를 사용하며 고가용성(CPU) Utilization 과 같은 CPU-bound Application 처리에 적합하다.
  • 10개의 부엌, 10명의 요리사, 10개의 요리
• Multithreading
  • multithreading 방식은 Single(Multi) process, Multiple threads 를 사용하며 I/O Bound 중에서 빠르게 처리해야하는 Application 에 적합하다.
  • 1개의 부엌, 10명의 요리사, 10개의 요리
• Async IO
  • Async IO 는 Single process, single thread 를 활용하며 I/O Bound 중 천천히 처리해도 괜찮은 Application 에 적합하다.
  • 1개의 부엌, 1명의 요리사, 10개의 요리

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