进程调度的概念
操作系统管理了系统的有限资源,当有多个进程(或多个进程发出的请求)要使用这些资源时,因为资源的有限性,必须按照一定的原则来选择进程(请求)来占用资源。这就是调度。目的是控制资源使用者的数量,选取资源使用者许可来占用资源。
1.先来先服务算法(FCFS)
算法原理:进程按照它们请求CPU的顺序使用CPU.就像你买东西去排队,谁第一个排,谁就先被执行,在它执行的过程中,不会中断它。当其他人也想进入内存被执行,就要排队等着,如果在执行过程中出现一些事,他现在不想排队了,下一个排队的就补上。此时如果他又想排队了,只能站到队尾去。
算法优缺点:比较有利于长作业,而不利于短作业,有利于CPU繁忙的作业,而不利于I/O繁忙的作业。
2.最短作业优先(SJF)
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。
算法原理:对预计执行时间短的进程优先分派处理机。通常后来的短进程不抢先正在执行的进程。
算法优点:相比FCFS 算法,该算法可改善平均周转时间和平均带权周转时间,缩短进程的等待时间,提高系统的吞吐量。
算法缺点:长进程可能一直得不到执行。
3.时间片轮转算法(RR)
该算法采用剥夺策略。时间片轮转调度是一种最古老,最简单,最公平且使用最广的算法,又称RR调度。每个进程被分配一个时间段,称作它的时间片,即该进程允许运行的时间。
算法原理:让就绪进程以FCFS 的方式按时间片轮流使用CPU 的调度方式,即将系统中所有的就绪进程按照FCFS 原则,排成一个队列,每次调度时将CPU 分派给队首进程,让其执行一个时间片,时间片的长度从几个ms 到几百ms。在一个时间片结束时,发生时钟中断,调度程序据此暂停当前进程的执行,将其送到就绪队列的末尾,并通过上下文切换执行当前的队首进程,进程可以未使用完一个时间片,就出让CPU(如阻塞)。
算法优点:时间片轮转调度算法的特点是简单易行、平均响应时间短。
算法缺点:不利于处理紧急作业,且时间片的选取是否合理也是一个问题
4.多级反馈队列(MFQ)
多级反馈队列调度算法是一种CPU处理机调度算法,UNIX操作系统采取的便是这种调度算法。
多级反馈队列调度算法描述:
(1)进程在进入待调度的队列等待时,首先进入优先级最高的Q1等待。
(2)首先调度优先级高的队列中的进程。若高优先级中队列中已没有调度的进程,则调度次优先级队列中的进程。例如:Q1,Q2,Q3三个队列,只有在Q1中没有进程等待时才去调度Q2,同理,只有Q1,Q2都为空时才会去调度Q3。
(3)对于同一个队列中的各个进程,按照时间片轮转法调度。比如Q1队列的时间片为N,那么Q1中的作业在经历了N个时间片后若还没有完成,则进入Q2队列等待,若Q2的时间片用完后作业还不能完成,一直进入下一级队列,直至完成。
(4)在低优先级的队列中的进程在运行时,又有新到达的作业,那么在运行完这个时间片后,CPU马上分配给新到达的作业(抢占式)。
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。