✈️ SkyPort 체크인 스케줄러

Operating Systems Term Project — 공항 체크인 카운터 멀티레벨 CPU 스케줄링 시뮬레이터

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📌 Overview

공항 체크인 카운터 환경(5개 카운터, 3등급 승객)을 CPU 스케줄링 문제로 모델링하여,
Average Turnaround Time(ATT) 을 최소화하는 Hybrid MLFQ 스케줄러를 설계·구현한 프로젝트입니다.

OS 개념	체크인 시스템 대응
CPU	체크인 카운터 (5개)
Process	승객 (50명)
Burst Time	서비스 시간
Priority	승객 등급 (FIRST > BUSINESS > ECONOMY)
Ready Queue	등급별 분리 큐

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🏗️ 스케줄링 설계 (Proposed Strategy)

큐 아키텍처

FIRST    → Q1 (FCFS)  → C1 (First 전용)
BUSINESS → Q2 (HRRN)  → C2 (Business 전용)
                         C5 (Flex: B→E)
ECONOMY  → Q3 (SPN)   → C3 (Economy 전용)
                         C4 (Flex: E→B)

Promotion: Q3 대기 > 20 unit → Q2로 승격 (기아 방지)

알고리즘 선택 근거

큐	알고리즘	근거
Q1 (First, 8명)	FCFS	승객 수 적고 서비스 시간 편차 작음 → 예측 가능한 서비스 제공
Q2 (Business, 10명)	HRRN	대기 시간 비례 우선순위로 긴 작업 starvation 방지
Q3 (Economy, 32명)	SPN (SJF)	최대 규모 등급, 짧은 작업 우선으로 전체 ATT 최소화

카운터 배정 전략

• C1~C3 (전용): 타 등급 허용 ❌ — 등급별 서비스 가용성 보장
• C4 (Flex): Economy 우선 → Business fallback
• C5 (Flex): Business 우선 → Economy fallback
  (First 제외: 서비스 시간이 길어 Convoy Effect 유발)

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🔧 구현

시스템 아키텍처

input.txt
    ↓
Input Parser
    ↓
Scheduler Engine (Context)
    ├── Q1 First  [FCFS]
    ├── Q2 Business [HRRN]   ←── Promotion (대기 > 20 unit)
    └── Q3 Economy [SPN]
    ↓
Counters (C1~C5)
    ↓
Result Analyzer

Strategy Pattern 적용 — 알고리즘 교체 시 엔진 코드 수정 불필요

ISchedulerStrategy (interface)
├── ProposedStrategy   — Hybrid MLFQ
├── BaselineA_FCFS     — 단순 FCFS
├── BaselineB_Priority — 등급 고정 우선순위
└── BaselineC_SJF      — Non-preemptive SJF

핵심 모듈

Promotion Logic (기아 방지)

function checkPromotion():
    for each process in Q3_Economy:
        waiting_time = current_time - process.arrival_time
        if waiting_time > 20 and process.is_promoted == false:
            process.is_promoted = true
            move process to Q2_Business

Counter Assignment (Proposed)

C1 → Q1 (FCFS)
C2 → Q2 (HRRN)
C3 → Q3 (SPN)
C4 → Q3 (SPN) → fallback Q2 (HRRN)
C5 → Q2 (HRRN) → fallback Q3 (SPN)

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⚙️ 빌드 및 실행

요구사항: C++11 이상, g++ 또는 MSVC

# 1. OS.cpp 와 input.txt 를 같은 디렉토리에 위치
# 2. 컴파일
g++ -o OS OS.cpp

# 3. 실행
./OS

input.txt 형식 (공백 구분):

[passenger_id] [arrival_time] [class(1/2/3)] [service_time]

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📊 결과

ATT 비교

스케줄러	ATT	Baseline 대비
Proposed (Hybrid MLFQ)	17.40	기준
Baseline A: FCFS	19.50	↓ 10.77% 개선
Baseline B: Priority FCFS	22.50	↓ 22.67% 개선
Baseline C: Non-preemptive SJF	14.90	↑ 16.78% 악화

등급별 ATT (Proposed)

등급	승객 수	평균 ATT
First	8	37.12
Business	11	19.36
Economy	31	11.61
전체	50	17.40

카운터 가동률

카운터	유형	처리 승객	총 처리시간	유휴시간
C1	First 전용	8	102	0
C2	Business 전용	8	72	30
C3	Economy 전용	14	73	29
C4	Flex (E→B)	12	68	34
C5	Flex (B→E)	8	64	38

전체 가동률: 74.3% (사용 379 / 가용 510)

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⚖️ Trade-off 분석

• First Class ATT 역전: C1 단일 전용 카운터 구조로 인해 First(37.12) > Economy(11.61) 역전 발생
• Flex 카운터 제한: C4·C5에서 First 제외 → 일부 상황에서 자원 활용 비효율
• Promotion 임계값 고정: 20 unit 임계값이 입력 패턴에 따라 최적이 아닐 수 있음

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👥 역할 분담

이름	역할
김수빈	보고서 작성 / 코드 구현 / PPT 제작·발표
정하밈	보고서 작성 / 코드 구현 / PPT 제작·발표

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🤖 생성형 AI 활용

AI	활용 목적
ChatGPT	알고리즘 구조 검토 및 논리 오류 분석
Claude	초기 코드 구조 및 객체지향 설계 보조
Gemini	결과 해석 및 보고서 문장 정리

AI 출력을 그대로 사용하지 않고, 전공 지식 기반으로 직접 검증·수정하는 과정을 거쳤습니다.