0 前言

上一篇文章：進程調度（3）：RR（輪轉） 算法 原理與實踐

1 前提鋪墊

與上一篇同。

2 引入I/O操作

之前我們一直提及的是計算密集型程序，現在我們的程序可以進行I/O交互了，它會發起I/O請求，比如向磁盤發起請求獲取數據。

這個時候，我們之前的算法會發生怎樣的變化呢？我們來探索一下！

2.1 進程的三狀態模型

• Ready：就緒態
• Running：運行態
• Waiting：阻塞態 / 等待

最后還有一個DONE，代表執行完成，我們看一下其定義：

RUNNING - the process is using the CPU right now READY - the process could be using the CPU right nowbut (alas) some other process is WAITING - the process is waiting on I/O(e.g., it issued a request to a disk) DONE - the process is finished executing

之前我們的計算密集型程序，僅僅使用CPU，沒有Waiting狀態，不過現在有了！

2.2 傻等：糟糕的資源利用方式

我們看一看一個向磁盤發起IO請求的程序，將會如何執行。

我們先假定其采用FIFO策略順序執行吧！

• A：每在CPU執行10s，就發起IO請求，IO耗時10s，之后再在CPU執行10s，發起IO，共循環3次。
• B：運行時間30s，100%使用CPU，不發起IO請求。

假定A比B先到達一點點。

它的執行就成了這樣，注意紅色箭頭部分，CPU是空閑的！OMG！CPU空閑了30s！如此昂貴的CPU空閑30s……這真是太糟糕了。

2.3 重疊：高效利用資源

既然B執行30s，為什么不在空閑的時候執行B呢？反正我們擁有上下文切換機制！

這看起來棒多了，A和B重疊了起來！CPU沒有被浪費，系統的整體性能也提高了，之前100s做的現在70s完成了！

3 不可預測的運行時間

3.1 無法預知的未來

之前我們的假設是任務運行時間已知，但是這怎么可能？我們不可能在程序運行前，就知道它將會運行多久……這很荒謬不是嗎？那怎么辦?

3.2 以史為鑒：預測時間

我們將會使用以史為鑒的方式，估計運行時間，也就是基于該程序之前運行時間的歷史情況，估算一下，這聽起來還有點靠譜了！具體實現先不談，之后再說。

3.3 思想貫通：CPU流水線的分支預測

CPU流水線，是硬件，也有類似的技術，就是分支預測，更著名的是動態分支預測，這這很棒！我想之后軟硬件的預測思想可以結合起來理解，達到融會貫通。

4 預告：進程調度（5）MLFQ（多級反饋隊列）算法 原理與實踐

之前我們的算法，無法同時兼顧周轉時間和響應時間，那么，何不將二者的優點結合？ 這也就是接下來我們做的事情。

5 模擬軟件鏈接

點擊此處，在Linux可以運行模擬軟件，請閱讀README.md文檔，然后進行軟件的使用。

此模擬軟件可以充分體會多進程運行時候的轉換，體會IO引入程序之后帶來的重疊使用方式。

總結

以上是生活随笔為你收集整理的【操作系统】进程调度（4）：I/O、不可预测的运行时间的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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