오버헤드 (Overhead)

00 개요

오버헤드는 시스템에서 주어진 작업을 수행하기 위해 필요한 추가적인(간접적인) 자원 (메모리 등)이나 시간 비용을 의미
이는 프로세스나 프로그램이 본래의 목표를 달성하기 위해 반드시 필요한 부분은 아니지만, 작업을 지원하기 위해 불가피하게 발생하는 부가적인 작업
즉, 반드시 존재함

시간 오버헤드: 작업 수행 시 추가로 소요되는 시간
- 예) 함수 호출 시의 호출 시간, 문맥 전환(context switching) 시의 전환 시간 등
  - 함수 호출 오버헤드: 프로그래밍에서 함수 실행 시, 함수 호출, 매개변수 전달, return 주소 저장, 함수 종료 후 return 값 처리 등의 작업에 소요되는 자원 및 시간
  - 문맥 교환 오버헤드: 운영체제가 한 프로세스에서 다른 프로세스로 CPU 전환 시, 현재 프로세스의 상태를 저장하고, 새 프로세스의 상태를 복구하는 과정에서 소비되는 CPU 시간
처리 오버헤드: 작업을 처리하기 위해 추가로 수행해야 하는 연산.
- 예) 데이터 암호화, 압축, 해제압축 등
메모리 오버헤드: 작업을 위해 추가로 할당되는 메모리
- 예) 데이터 구조에 저장된 메타데이터, 캐시 등
- 메모리 할당과 해제, 데이터 구조의 크기, 메모리 관리의 복잡성 등과 관련된 오버헤드로, 프로그램의 메모리 사용 효율성에 영향 끼
네트워크 오버헤드: 네트워크 통신 과정에서 발생하는 추가적인 데이터나 비용
- 예) 패킷 전송 시 발생하는 추가적인 데이터, 예) TCP/IP 헤더
- 네트워크 장비, 통신 경로, 프로토콜 등과 관련된 오버헤드로, 데이터 전송의 효율성 및 성능에 영향 끼침

가상화 오버헤드: 가상화 환경에서 하드웨어 리소스를 가상화하여 여러 가상 머신을 운영할 때 발생하는 성능 손실
- 시간: 가상화 환경에서 가상 머신(VM)을 운영할 때 발생하는 추가적인 지연이나 성능 저하
- 처리: 가상화 레이어에서 추가적으로 처리해야 하는 작업 또는 연산으로 인한 성능 손실
- 메모리: 가상화 환경에서 가상 머신이 사용하는 메모리 자원의 추가적인 소모
- 네트워크: 가상화 환경에서 네트워크 성능에 영향을 미치는 추가적인 데이터 전송이나 처리 비용

알고리즘 최적화: 코드 리팩토링으로 불필요한 계산이나 작업을 줄이는 것
- 코드에서 불필요한 함수 호출이나 복잡한 로직을 줄여 오버헤드 최소화
- 즉, 코드 구조 단순화, 중복된 코드 제거
- 예) 반복적으로 호출되는 함수나 자주 변경되는 데이터 구조 최적화
효율적인 자원 관리: 메모리 관리, 네트워크 통신 등에서 효율적인 자원 관리 방식 도입하는 것
- 예) 메모리 접근 최소화, 캐시 활용 극대화
알맞은 시스템 설계: 시스템 설계 단계에서 불필요한 작업을 줄이는 것
- 예) 멀티스레딩 대신 이벤트 기반 프로그래밍 모델 사용
- 예) 작업 병렬 처리 및 비동기 처리