调度算法:时间片轮转、优先级、多级反馈队列

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《操作系统》

时间片轮转

算法思想:公平地、轮流地为各个进程服务,让每个进程在一定时间间隔内都可以得到响应

算法规则:按照各进程到达就绪队列的顺序,轮流让各个进程执行一个时间片(如100ms)。若进程未在一个时间片内执行完,则剥夺处理机,将进程重新放到就绪队列队尾重新排队。

用于作业/进程调度:用于进程调度(只有作业放入内存建立了相应的进程后,才能被分配处理机时间片)

是否可抢占?

若进程未能在时间片内运行完,将被强行剥夺处理机使用权,因此时间片轮转调度算法属于抢占式的算法。由时钟装置发出时钟中断来通知CPU时间片已到

优缺点:

优点:公平;响应快,适用于分时操作系统;

缺点:由于高频率的进程切换,因此有一定开销;不区分任务的紧急程度。

是否会导致饥饿:不会

优先级调度算法

算法思想:随着计算机的发展,特别是实时操作系统的出现,越来越多的应用场景需要根据任务的紧急程度来决定处理顺序

算法规则:每个作业/进程有各自的优先级,调度时选择优先级最高的作业/进程

用于作业/进程调度:既可用于作业调度,也可用于进程调度。甚至,还会用于在之后会学习的I/o调度中

优缺点

优点:用优先级区分紧急程度、重要程度,适用于实时操作系统。可灵活地调整对各种作业/进程的偏好程度。

缺点:若源源不断地有高优先级进程到来,则可能导致饥饿

是否导致饥饿:是

补充:

就绪队列未必只有一个,可以按照不同优先级来组织。另外,也可以把优先级高的进程排在更靠近队头的位置

根据优先级是否可以动态改变,可将优先级分为静态优先级和动态优先级两种。

静态优先级:创建进程时确定,之后一直不变。

动态优先级:创建进程时有一个初始值,之后会根据情况动态地调整优先级。

通常:

系统进程优先级高于用户进程前台进程优先级高于后台进程

操作系统更偏好I/o型进程(或称I/o繁忙型进程)

注:与i/o型进程相对的是计算型进程(或称CPU繁忙型进程)

多级反馈队列调度算法

算法思想:对其他调度算法的折中权衡

算法规则

1.设置多级就绪队列,各级队列优先级从高到低,时间片从小到大

2.新进程到达时先进入第1级队列,按FCFS原则排队等待被分配时间片,若用完时间片进程还未结束,则进程进入下一级队列队尾。如果此时已经是在最下级的队列,则重新放回该队列队尾

3.只有第k级队列为空时,才会为k+1级队头的进程分配时间片

用于作业/进程调度:用于进程调度

是否可抢占?:抢占式的算法。在k级队列的进程运行过程中,若更上级的队列 (1~k-1级)中进入了一个新进程,则由于新进程处于优先级更高的队列中,因此新进程会抢占处理机,原来运行的进程放回k级队列队尾。

优缺点:对各类型进程相对公平(FCFS的优点)﹔每个新到达的进程都可以很快就得到响应(RR的优点)﹔短进程只用较少的时间就可完成(SPF的优点);不必实现估计进程的运行时间(避免用户作假);可灵活地调整对各类进程的偏好程度,比如CPU密集型进程、l/o密集型进程(拓展:可以将因I/o而阻塞的进程重新放回原队列,这样I/o型进程就可以保持较高优先级)

是否会导致饥饿:会

注:比起早期的批处理操作系统来说,由于计算机造价大幅降低,因此之后出现的交互式操作系统(包括分时操作系统、实时操作系统等)更注重系统的响应时间、公平性、平衡性等指标。而这几种算法恰好也能较好地满足交互式系统的需求。因此这三种算法适合用于交互式系统。(比如UNIx使用的就是多级反馈队列调度算法)

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