操作系统模拟实验—短作业调度算法（SJF）Python实现

短作业优先法

短作业优先（SJF, Shortest Job First）又称为“短进程优先”SPN(Shortest Process Next)；这是对FCFS算法的改进，其目标是减少平均周转时间。

定义

对预计执行时间短的作业（进程）优先分派处理机。通常后来的短作业不抢先正在执行的作业。

SJF的特点

优点：

• 比FCFS改善平均周转时间和平均带权周转时间，缩短作业的等待时间；
• 提高系统的吞吐量；

缺点：

• 对长作业非常不利，可能长时间得不到执行；
• 未能依据作业的紧迫程度来划分执行的优先级；
• 难以准确估计作业（进程）的执行时间，从而影响调度性能。

SJF的变型

• “最短剩余时间优先”SRT(Shortest Remaining Time)（允许比当前进程剩余时间更短的进程来抢占）
• “最高响应比优先”HRRN(Highest Response Ratio Next)（响应比R = (等待时间 + 要求执行时间) / 要求执行时间，是FCFS和SJF的折衷） ——以上内容出自百度百科

实验

本次实验是基于Python3.x的环境.

# 模拟文件  (作业名字， 作业到达时间， 作业运行时间)
INPUT_DATA = [('A',1,5), ('B',4,5), ('C',2,3), ('D',10,2)]
ALL_JOB = []   # 从文件读进来的作业
ARRIVED_JOB = [] #就绪队列

import time
from math import ceil

class Job:
    '''
    作业实体，name名字，arrivedTime到达时间，runTime运行时间,
    '''
    def __init__(self, name, arrivedTime, runTime):
        self.name = name
        self.arrivedTime = arrivedTime
        self.runTime = runTime
    
    def run(self):
        time.sleep(self.runTime)

#         从文件中读进来数据实例化
for _ in INPUT_DATA:
    name, arrivedTime, runTime = _
    ALL_JOB.append(Job(name, arrivedTime, runTime))

# 按段作业优先的策略对作业排序 冒泡
def RankJob():
    for i in range(len(ARRIVED_JOB) - 1):
        for j in range(len(ARRIVED_JOB)-1-i):
            if ARRIVED_JOB[j].runTime > ARRIVED_JOB[j+1].runTime:
                ARRIVED_JOB[j], ARRIVED_JOB[j+1] = ARRIVED_JOB[j+1], ARRIVED_JOB[j]
    print('作业调度顺序排序完成........')

# 从就绪队列中拿来一个调度
def SchedulerJob():
    print('代号为{0}作业开始运行,运行时间{1}s........'.format(ARRIVED_JOB[0].name, ARRIVED_JOB[0].runTime))
    ARRIVED_JOB[0].run()
    print('运行结束........')

# 执行完作业销毁
def DeleteJob(start):
    
    print('作业已完成销毁........')
    print('带权周转时间为{}........'.format(
        (time.time()-start-ARRIVED_JOB[0].arrivedTime)/ARRIVED_JOB[0].runTime))
    del ARRIVED_JOB[0]
    print('\n')

def main(argv=None):

    start = time.time()
    while True:
# 控制时间，按作业到达时间作业该到达的放入到就绪队列
        delta = ceil(time.time() - start)

        for _ in ALL_JOB[::]:
            if _.arrivedTime < delta:
                ARRIVED_JOB.append(_)
                ALL_JOB.remove(_)
                
# 如果就绪队列不为空，则开始调度
        if ARRIVED_JOB != []:
            RankJob()
            SchedulerJob()
            DeleteJob(start)

主函数main()：

if __name__ == '__main__':
    main()

打印结果为：

作业调度顺序排序完成........
代号为A作业开始运行,运行时间5s........
运行结束........
作业已完成销毁........
带权周转时间为1.0001710891723632........


作业调度顺序排序完成........
代号为C作业开始运行,运行时间3s........
运行结束........
作业已完成销毁........
带权周转时间为2.333710034688314........


作业调度顺序排序完成........
代号为B作业开始运行,运行时间5s........
运行结束........
作业已完成销毁........
带权周转时间为2.000418519973755........


作业调度顺序排序完成........
代号为D作业开始运行,运行时间2s........
运行结束........
作业已完成销毁........
带权周转时间为3.0014957189559937........