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  • 进程调度算法

    先来先服务 first-come first-serverd(FCFS)

      先来先服务(FCFS)调度算法是一种最简单的调度算法,该算法既可用于作业调度,也可用于进程调度。

      当在作业调度中采用该算法时,每次调度都是从后备作业队列中选择一个或多个最先进入该队列的作业,将它们调入内存,为它们分配资源、创建进程,然后放入就绪队列。

      当在进程调度中采用该算法时,则每次调度是从就绪队列中选择一个最先进入该队列的进程,为之分配处理机,使之投入运行。该进程一直运行到完成或发生某事件而阻塞后才放弃处理机。

      先来先服务算法的特点是:算法比较简单,可以实现基本上的公平,属于非抢占式调度

      有利于长作业,但不利于短作业,因为短作业必须一直等待前面的长作业执行完毕才能执行,而长作业又需要执行很长时间,造成了短作业等待时间过长。

    短作业优先 shortest job first(SJF)

      短作业(进程)优先调度算法,是指对短作业或短进程优先调度的算法。它们可以分别用于作业调度和进程调度。

      短作业优先的调度算法是从后备队列中选择一个或若干个估计运行时间最短的作业,将它们调入内存运行。

      而短进程优先调度算法则是从就绪队列中选出一个估计运行时间最短的进程,将处理机分配给它,使它立即执行并一直执行到完成,或发生某事件而被阻塞放弃处理机时再重新调度。

           短作业优先算法的缺点:

        必须知道作业的运行时间,在采用这种算法时,要先知道每个作业运行时间。即使是程序员也很难估计作业的运行时间,如果估计过低,系统就可能按照估计的时间终止作业的运行,但此时作业并没有完成,故一般都会偏长估计。

        对长作业非常不利,长作业的周转时间会明显的增长。

        在采用SJF算法时,人机无法实现交互。

        该调度算法完全未考虑作业的紧迫程度,故不能保证紧迫性作业能够得到及时处理。

    时间片轮转

      将所有就绪进程按 FCFS 的原则排成一个队列,每次调度时,把 CPU 时间分配给队首进程,该进程可以执行一个时间片。

      当时间片用完时,由计时器发出时钟中断,调度程序便停止该进程的执行,并将它送往就绪队列的末尾,同时继续把 CPU 时间分配给队首的进程。

      时间片轮转算法的效率和时间片的大小有很大关系:

      因为进程切换都要保存进程的信息并且载入新进程的信息,如果时间片太小,会导致进程切换得太频繁,在进程切换上就会花过多时间。

      而如果时间片过长,那么实时性就不能得到保证。


    优先级调度

      为每个进程分配一个优先级,按优先级进行调度。

      为了防止低优先级的进程永远等不到调度,可以随着时间的推移增加等待进程的优先级。

      当把该算法用于作业调度时,系统将从后备队列中选择若干个优先权最高的作业装入内存。

      当用于进程调度时,该算法是把处理机分配给就绪队列中优先权最高的进程,这时,又可进一步把该算法分成如下两种。

     

      非抢占式优先权算法:

        在这种方式下,系统一旦把处理机分配给就绪队列中优先权最高的进程后,该进程便一直执行下去,直至完成;或因发生某事件使该进程放弃处理机时,系统方可再将处理机重新分配给另一优先权最高的进程。

        这种调度算法主要用于批处理系统中;也可用于某些对实时性要求不严的实时系统中

     

      抢占式优先权调度算法:

        在这种方式下,系统同样是把处理机分配给优先权最高的进程,使之执行。但在其执行期间,只要又出现了另一个其优先权更高的进程,进程调度程序就立即停止当前进程(原优先权最高的进程)的执行,重新将处理机分配给新到的优先权最高的进程。

        显然,这种抢占式的优先权调度算法能更好地满足紧迫作业的要求,故而常用于要求比较严格的实时系统中,以及对性能要求较高的批处理和分时系统中

    多级反馈队列

      前面介绍的各种用作进程调度的算法都有一定的局限性。如短进程优先的调度算法,仅照顾了短进程而忽略了长进程,而且如果并未指明进程的长度,则短进程优先和基于进程长度的抢占式调度算法都将无法使用。

      而多级反馈队列调度算法则不必事先知道各种进程所需的执行时间,而且还可以满足各种类型进程的需要,因而它是目前被公认的一种较好的进程调度算法。

      在采用多级反馈队列调度算法的系统中,调度算法的实施过程如下所述:

     

           (1) 应设置多个就绪队列,并为各个队列赋予不同的优先级。第一个队列的优先级最高,第二个队列次之,其余各队列的优先权逐个降低。该算法赋予各个队列中进程执行时间片的大小也各不相同,在优先权愈高的队列中,为每个进程所规定的执行时间片就愈小。例如,第二个队列的时间片要比第一个队列的时间片长一倍,……,第i+1个队列的时间片要比第i个队列的时间片长一倍。

     

          (2) 当一个新进程进入内存后,首先将它放入第一队列的末尾,按FCFS原则排队等待调度。当轮到该进程执行时,如它能在该时间片内完成,便可准备撤离系统;如果它在一个时间片结束时尚未完成,调度程序便将该进程转入第二队列的末尾,再同样地按FCFS原则等待调度执行;如果它在第二队列中运行一个时间片后仍未完成,再依次将它放入第三队列,……,如此下去,当一个长作业(进程)从第一队列依次降到第n队列后,在第队列便采取按时间片轮转的方式运行。

     

          (3) 仅当第一队列空闲时,调度程序才调度第二队列中的进程运行;仅当第1~(i-1)队列均空时,才会调度第i队列中的进程运行。如果处理机正在第i队列中为某进程服务时,又有新进程进入优先权较高的队列(第1~(i-1)中的任何一个队列),则此时新进程将抢占正在运行进程的处理机,即由调度程序把正在运行的进程放回到第i队列的末尾,把处理机分配给新到的高优先权进程。

     

          在多级反馈队列调度算法中,如果规定第一个队列的时间片略大于多数人机交互所需之处理时间时,便能够较好的满足各种类型用户的需要。

     

    高响应比优先调度算法

      高响应比优先调度算法(Highest Reponse Ratio First, HRRF)是非抢占式的,主要用于作业调度

      基本思想:每次进行作业调度时,先计算后备作业队列中每个作业的响应比,挑选最高的作业投入系统运行。

      响应比 = (等待时间 + 服务时间) / 服务时间 

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