【操作系统】10. 调度

1. 调度算法

First Come First Service (FIFO)

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• 如果进程在执行中阻塞，那么在队列中的下一个进程会得到 CPU
• 举例来说，如果现在有三个进程，p1, p2, p3，假设我们事先知道它们的执行时间是 12， 3， 3。按照 FIFO算法:
  • 如果它们以 p1, p2, p3 的顺序到达，那么它们的执行顺序就是 p1, p2, p3，整个的平均周转时间 = (12 + (12 + 3) + (12 + 3 + 3)) / 3 = 15;
  • 如果它们以 p2, p3, p1 的顺序到达，那么它们的执行顺序就是 p2, p3, p1，整个的平均周转时间 =(3 + (3 + 3) + (3 + 3 + 12)) / 3 = 9；
  • 周转时间 = 等待时间+执行时间
• 优点：简单
• 缺点：平均等待时间波动较大；花费时间少的任务可能排在花费时间长的任务后面；

短任务优先

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• 按照预测的完成时间将任务入队列

• 可以是抢占式和非抢占式：假设当前执行时间最短的进程正在执行的时候，来了一个执行时间更短的进程，那么就有两种处理方式：

  • 当前执行的进程继续执行，进来的更短的进程排入就绪队列的最前面，也就是非抢占式
  • 如果当前执行的进程的剩余时间大于新进的进程，那么当前进程将会从运行态进入就绪态，回到就绪队列相应的位置，新进的进程获得 CPU 执行。被称为 Shortest-Remaining-Time

• 连续的短任务流会使长任务饥饿

• 需要预知未来。就是需要知道进程的执行时间。

最高响应比优先

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• 短任务优先只考虑的进程的执行时间而没有考虑进程的等待时间

• 综合考虑任务的执行时间和等待时间。

  • 相应比：R = (WaitingTime + ServiceTime) / ServiceTime
  • 选择相应比大的进程执行。等待时间越长，执行时间越短，对应的相应比就越大

• 还是需要预知进程的执行时间

• 缓解饥饿现象

Round Robin 轮循调度算法

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• 每个进程执行一个特定的时间片
• 公平，但是平均等待时间较差

MLFQ 多级反馈队列

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• 设置多个就绪队列，每个就绪队列设有一定的优先级，进程在不同的队列中根据实际执行情况移动
• CPU 密集性进程在每一个时间片后向低优先级调整 ；IO 密集性进程优先放入高优先级队列

Fair-share Scheduling 公平共享调度

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• 公平是第一要素

2. 实时调度

实时定义

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• 正确性依赖于时间和功能两方面的一种操作系统

性能指标

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• 时间约束的及时性(deadline)
• 速度和平均性能相对不重要

强实时系统和弱实时系统

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强实时系统：保证在规定时间内完成重要任务，必须完成
弱实时系统：尽量完成