調度程序采用什么算法選擇一個進程(作業)？

如何評價調度算法的性能？

調度準則

CPU利用率 – 使CPU盡可能的忙碌
吞吐量 – 單位時間內運行完的進程數
周轉時間 – 進程從提交到運行結束的全部時間
等待時間 – 進程在就緒隊列中等待調度的時間片總和

響應時間 – 從進程提出請求到首次被響應的時間段[在分時系統環境下不是輸出完結果的時間]

調度算法影響的是等待時間,而不能影響進程真正使用 CPU 的時間和 I/O 時間

調度算法

? 先來先服務(FCFS)
? 短作業優先(SJF)
? 優先權調度(Priority Scheduling)
? 時間片輪轉(Round Robin)
? 多級隊列調度(Multilevel Queue)
? 多級反饋隊列調度算法(Multilevel Feedback Queue)

5-2 先來先服務(FCFS)

First-Come, First-Served (FCFS) Scheduling

最簡單的調度算法
可用于作業或進程調度
算法的原則是按照作業到達后備作業隊列(或進程進入就緒隊列)的先后次序來選擇作業(或進程)

FCFS 算法屬于非搶占方式: : 一旦一個進程占有處理機 ， 它就一直運行下去，直到該進程完成或者因等待某事件而不能繼續運行時才釋放處理機 。? ?

FCFS 算法易于實現，表面上很公平，實際上有利于長作業，不利于短作業；有利于 CPU 繁忙型，不利于 I/O 繁忙型

Convoy effect? 護航效應
假設有一個CPU進程和許多I/O型進程
當CPU進程占用CPU運行時， I/O型進程可能完成了其I/O操作，回到就緒隊列等待CPU， I/O設備空閑
CPU進程釋放CPU后， I/O型進程陸續使用CPU，并很快轉為 I/O操作，CPU空閑

5-3 短作業優先(SJF)

(關聯到每個進程下次運行的 CPU 脈沖長度，調度最短的進程)

兩種情況：

非搶占式調度 – – 一旦進程擁有 CPU ， 它的使用權限只能在該 CPU 脈沖結束后讓出

搶占式調度 – – 發生在有比當前進程剩余時間片更短的進程到達時，也稱為最短剩余時間優先調度

SJF 是最優的 – – 對一組指定的進程而言 ， 它給出了最短的平均等待時間

采用SJF有利于系統減少平均周轉時間,提高系統吞吐量。

一般情況下SJF調度算法比FCFS調度算法的效率要高一些, 但實現相對要困難些。

如果作業的到來順序及運行時間不合適，會出現饑餓現象，例如，系統中有一個運行時間很長的作業JN，和幾個運行時間小的作業，然后，不斷地有運行時間小于JN的作業的到來，這樣，作業JN就因得不到調度而餓死。 另外，作業運行的估計時間也有問題。

5-4 優先級和RR 時間片輪轉

優先權調度(Priority Scheduling)

每個進程都有自己的優先數[整數]

CPU分配給最高優先級的進程[假定最小的整數最高的優先級]

SJF是以下一次CPU脈沖長度為優先數的優先級調度

1. 靜態優先權在進程創建時確定，且在整個生命期中保持不變

2. 靜態優先權的問題 Problem=Starvation – low priority processes may never execute
(問題饑餓 – 低優先級的可能永遠得不到運行).
一個很有意思的例子：當MIT的IBM7094機器于1973年關掉時，人們發現一個于1967年提交的一個低優先權的進程還沒有得到運行。
Solution=Aging – as time progresses increase the priority of the process
(解決方法=老化 – 視進程等待時間的延長提高其優先數)

動態優先權是指進程的優先權可以隨進程的推進而改變，以便獲得更好的調度性能

改變優先權的因素

進程的等待時間

已使用的時間處理機

資源使用情況

時間片輪轉(Round Robin)

每個進程將得到小單位的 CPU 時間[時間片]， 通常為 10 - 100 毫秒 。時間片用完后 ， 該進程將被搶占并插入就緒隊列末尾

一般來說，RR的平均周轉時間比SJF長，但響應時間要短一些

1. q large –> FCFS
2. q small –> q q must be large with respect o to context switch, otherwise overhead s is too high (q 相對于切換上下文的時間而言足夠長，否則將導致系統開銷過大 ).

一組進程的平均周轉時間并不一定隨著時間片的增大而降低。一般來說，如果大多數(80%)進程能在一個時間片內完成，就會改善平均周轉時間

5-5 多級隊列、多級反饋隊列

多級隊列調度(Multilevel Queue)

多級隊列
按進程的屬性來分類，如進程的類型、優先權、占用內存的多少,每類進程組成一個就緒隊列，每個進程固定地處于某一個隊列，如
Ready queue is partitioned into separate queues(就緒隊列分為):
???? foreground (interactive)(前臺)[交互式]
???? background (batch) (后臺) [批處理]
Each queue has its own scheduling algorithm(每個隊列有自己的調度算法)
?? foreground – RR
?? background – FCFS
Scheduling must be done between the queues(調度須在隊列間進行).

固定優先級調度，即前臺運行完后再運行后臺。有可能產生饑餓

給定時間片調度，即每個隊列得到一定的 CPU 時間，進程在給定時間內執行；如，80% 的時間執行前臺的 RR 調度，20% 的時間執行后臺的 FCFS 調度

多級反饋隊列調度算法(Multilevel Feedback Queue)

存在多個就緒隊列，具有不同的優先級，各自按時間片輪轉法調度

各個就緒隊列中時間片的大小各不相同，優先級越高的隊列時間片越小。

允許進程在隊列之間移動

當一個進程執行完一個完整的時間片后被搶占處理器，被搶占的進程優先級降低一級而進入下級就緒隊列，如此繼續，直至降到進程的基本優先級。而一個進程從阻塞態變為就緒態時要提高優先級

最后會將I/O型和交互式進程留在較高優先級隊列

進程能在不同的隊列間移動；可實現老化

多級反饋隊列調度程序由以下參數定義):
number of queues ( 隊列數 )
scheduling algorithms for each queue ( 每一隊列的調度算法 )
method used o to determine when o to upgrade a a process ( 決定進程升級的方法 )
method used o to determine when o to demote a a process ( 決定進程降級的方法 )
method used o to determine which queue a a process will enter when that process needs service ( 決
定需要服務的進程將進入哪個隊列的方法

總結

以上是生活随笔為你收集整理的s5-2 Cpu调度算法的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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