【操作系统】操作系统的进程调度算法
admin
2024-03-27 04:57:41
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【操作系统】操作系统的进程调度算法

什么是进程调度

  • Linux是一个多任务操作系统,支持的任务同时运行的数量远大于CPU的数量
  • 进程调度就是指【怎样安排】某一时刻CPU运行【哪个进程】

进程调度类型

  • 非抢占式调度 Nonpreemptive
    • 一旦把处理机分配给某个进程后,进程就会一直运行,直到该进程【完成】或者【阻塞】时才会把CPU让给其他进程
    • 主要用于【批处理系统】和某些对【实时性要求不严】的实时系统
  • 抢占式调度 Preemptive
    • 暂停某个正在执行的进程,将已经分配给该进程的处理及重新分配给另一个进程
    • 系统同样是把处理机分配给优先权最高的进程,在其执行期间出现了另一个其优先权更高的进程
    • 进程调度程序就停止当前进程的执行,重新将处理机分配给新到的优先级最高的进程
    • 主要用于比较严格的【实时系统】中

算法分类

(1)先来先服务调度算法(FCFS,first come first served,非抢占式)

  • 按照作业/进程到达的先后顺序进行调度,即:优先考虑在系统中等待事件最长的作业
  • 重点:排在长进程后的段进程的等待时间长,不利于短作业/进程,常简称得到CPU就直到执行完成了,不利于短进程执行
  • 比如:进程一响应慢,进程二/三/四响应快,那进程一先到,其他本来很快搞定的但是没被调度到导致效率慢

(2)短作业优先调度算法(SJF,Shortest Job First,非抢占式)

  • 预计执行时间短的进程优先分派处理机,短进程/作业(要求服务时间最短)
  • 在实际情况中占有很大比例,为了使他们优先执行,对长作业不友好
  • 重点:缩短进程的等待时间,提高系统的吞吐量
  • 比如:进程一响应慢,进程二/三/四响应快,那同等时间下,更多短进程任务完成了,吞吐量也上去了

(3)高响应比优先调度算法(HRRN,Highest Response Ratio Next,非抢占式)

  • 在每次调度时,先计算各个作业的优先权:优先权=响应比=(等待时间+要求服务时间)/要求服务时间
  • 因为等待时间与服务时间之和就是系统对该作业的响应时间,所以 优先权=响应比=响应时间/要求服务时间
  • 选择优先权高的进行服务需要【计算优先权信息,增加了系统的开销】是介于FCFS和SJF之间的一种折中算法

(4)时间轮转调度算法(RR,Round-Robin,抢占式)

  • FCFS的方式按时间片轮流使用CPU的调度方式,让每个进程在一定的时间间隔都可以得到响应
  • 由于高频率的进程切换,会增加了开销,且不区分任务的紧急程度

(5)优先级调度算法(Priority Scheduling,有抢占式和非抢占式)

  • 根据任务的紧急程度进行调度,高优先级的先处理,低优先级的慢处理
  • 通常使用【动态优先级】,如果高优先级任务很多切持续产生,那么低优先级的任务可能很慢才会被处理
  • 优先级因素:进程的等待时间,已使用的处理机时间或其他资源的使用情况
  • 分类
    • 非抢占式:当就绪队列中出现优先级高的进程,运行完当前进程,在选择优先级高的进程
    • 抢占式:当就绪对列中出现优先级高的进程,当前进程挂起,调度优先级高的进程运行

(6)多级反馈对列调度算法(Multilevel Feedback Queue,抢占式)

  • 多级:表示有多个对列,每个对列优先级从高到低,同时优先级越高时间片越短
  • 高优先级对垒中已没有调度的进程,则调度次优先级队列中的进程
  • 对于同个队列中的各个进程,按照时间片轮转法调度
  • 比如:
    • Q1、Q2、Q3三个队列,在Q1中没有进程等待时才去调度Q2,只有Q1,Q2都为空的时候才去调度Q3
  • 反馈:表示如果有新的进程加入优先级高的队列时,立刻停止当前正在运行的进程,转而去运行优先级高的队列

不同系统和版本支持的调度算法

  • UNIX采用动态优先队列调度
  • BSD采用多级反馈队列调度
  • Windows采用抢先多任务调度

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