调度算法二

一、 时间片轮转算法

时间片轮转算法（Round Robin Scheduling）是一种抢占式的调度算法，常用于多道程序设计的操作系统中。它的核心思想是按照顺序将 CPU 时间分成若干个时间片，每个进程在一个时间片内执行，当时间片用完，系统将 CPU 分配给下一个进程。

时间片轮转算法的工作原理：

1. 初始化： 将所有就绪进程按照到达的顺序排成一个队列。
2. 选择进程： 从队列头部选择一个进程执行，分配一个固定的时间片给该进程。
3. 执行： 进程执行指定的时间片。
4. 时间片用完： 当时间片用完，将该进程移到队列尾部，等待下一轮调度。
5. 新进程到达： 如果有新的进程到达，将其加入到队列尾部。
6. 循环： 重复以上步骤。

优点：

1. 公平性： 时间片轮转算法保证每个进程都能获得CPU时间，因此是一种公平的调度算法。
2. 简单： 实现相对简单，容易理解。

缺点：

1. 等待时间： 对于长时间运行的进程，可能需要等待很长时间才能再次执行，导致平均等待时间较长。

2. 响应时间： 对于短时间运行的进程，可能需要等待其他进程完成，影响了响应时间。
3. 效率： 在一些情况下，可能有较多的上下文切换，导致效率下降。

应用：

• 时间片轮转算法常用于交互式系统，确保每个用户都有机会使用CPU。

调优：

• 调整时间片大小，以平衡公平性和响应时间。
• 使用其他调度算法（如优先级调度）和时间片轮转的结合形式，以更好地满足系统需求。

二、优先级调度算法

优先级调度算法是一种进程调度算法，它根据进程的优先级来确定下一个要执行的进程。每个进程都被赋予一个优先级，较高优先级的进程被认为更重要，将优先获得 CPU 时间。这种调度算法通常分为静态优先级和动态优先级两种。

静态优先级调度算法：

在静态优先级调度中，每个进程被分配一个优先级，该优先级在进程的整个生命周期中保持不变。

工作原理：

1. 系统为每个进程分配一个静态优先级。
2. 调度器选择具有最高优先级的就绪进程，并将其分配给 CPU 执行。
3. 进程一旦开始执行，将一直运行直到完成，没有被其他进程抢占。

优点：

• 简单，易于实现。

缺点：

• 不适用于动态环境，难以适应进程的运行时变化。

动态优先级调度算法：

在动态优先级调度中，进程的优先级可以在运行时根据其行为和状态进行调整。

工作原理：

1. 系统为每个进程分配一个初始动态优先级。
2. 随着进程的执行，其优先级可能会根据不同的调整策略进行调整，例如响应时间、等待时间等。
3. 调度器选择具有最高动态优先级的就绪进程，并将其分配给 CPU 执行。
4. 进程一旦开始执行，将一直运行直到完成，没有被其他进程抢占。

优点：

• 能够更灵活地适应系统的运行时变化。

缺点：

• 实现相对较复杂，需要考虑动态调整策略的设计。
• 可能存在饥饿（Starvation）问题，即优先级低的进程可能无法获得执行。

应用：

• 优先级调度算法适用于需要考虑任务重要性或紧急性的系统，例如实时系统或需要处理紧急任务的系统。

三、 多级反馈队列调度算法

多级反馈队列调度算法（Multilevel Feedback Queue Scheduling）是一种进程调度算法，它基于多个队列，每个队列有不同的优先级，而且进程可以在同一队列内进行多次调度。这个算法试图结合时间片轮转和优先级调度的优点。

工作原理：

1. 多个队列： 系统维护多个就绪队列，每个队列有不同的优先级。通常，优先级较高的队列具有较短的时间片，而优先级较低的队列具有较长的时间片。

2. 新进程分配： 当一个新进程进入系统时，被放入最高优先级的队列。

3. 队列调度： 系统选择就绪队列中优先级最高的队列，并从该队列中选择一个进程执行。如果进程在当前队列的时间片用完，而它还没有完成，那么它将被移动到下一个较低优先级的队列。

4. 提高优先级： 进程在较低优先级的队列运行时，如果它执行的时间较短，它可能被提升到更高优先级的队列。这样，短作业可以更快地完成。

5. 降低优先级： 如果进程使用完了较短的时间片而仍未完成，它可能会被降低到较低优先级的队列。

6. 调度循环： 这个过程一直循环执行，直到所有进程完成执行。

优点：

• 能够适应不同执行时间的进程，对短进程和长进程都有较好的响应。
• 提高了系统的吞吐量和响应性。

缺点：

• 实现相对较为复杂。
• 算法参数的选择可能需要根据系统负载和性能需求进行调整。

应用：

• 适用于时间片轮转和优先级调度算法的结合，以满足对各种进程的不同需求。

多级反馈队列调度算法是在实践中广泛使用的算法之一，因为它平衡了对短作业的响应和对长作业的公平性。

四、多级队列调度算法