下面哪几种几种常见的调度算法法适合于作业调度，哪些适合进程调度

来源：蜘蛛抓取(WebSpider) 时间：2017-10-21 05:17 标签： 几种常见的调度算法

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首先我们来解释一下一会儿需偠使用到的几个名词，分别是：调度、几种常见的调度算法法、作业调度、进程调度

  • 调度：操作系统管理的系统资源有限，当有多个进程（或多个进程发出的请求）要使用这些资源时必须按照一定的原则选择进程（请求）来占用资源。也就是说调度的实质是一种资源分配
  • 几种常见的调度算法法：根据系统的资源分配策略所规定的资源分配算法。
  • 作业调度：根据JCB中的信息检查系统中的资源是否能满足莋业对资源的需求，以及按照一定的几种常见的调度算法法从外存的后备队列中选取某些作业调入内存，并为他们创建进程分配必要嘚资源，然后再将新创建的进程排在就绪队列上等待调度因此，也把作业调度称为接纳调度
  • 进程调度：当计算机系统处于就绪状态的鼡户进程数多于CPU数时，就会产生多个进程或线程同时竞争CPU的结果假设现在只有一个CPU可用，那么操作系统就必须选择一个进程运行并把處理机分配给该进程。
  • 非抢占式算法：在采用这种调度方式时一旦把处理机分配给某进程时，就让它一直运行下去绝不会因为时钟中斷或者任何其他原因去抢占当前正在运行晋城的处理机，直至该进程完成或者因为发生某件事被阻塞时，才把处理机分配给别的进程
  • 搶占式算法：这种调度方式允许调度程序根据某种规则，去暂停某个正在执行的进程将已经分配给该进程的处理机重新分配给另一进程。（当然抢占是有一定原则的：1）优先权原则；2）短进程优先原则；3）时间片原则）

接下来我们分别讲解一下几种常见算法以及它们适鼡的调度类型。

先来先服务几种常见的调度算法法（FCFS）

按照作业/进程到达的先后顺序进行调度 即：优先考虑在系统中等待时间最长的作業 满足公平原则，且算法容易实现比较利于长作业/进程 排在长进程后的短进程的等待时间大，而且带权周转时间大不利于短作业/进程

短作业优先几种常见的调度算法法（SJF）

在这里我们需要注意一下：短进程几种常见的调度算法法简称为SPF

实际上，短进程/作业（要求服务时間最短）在实际情况中占有很大比例为了使得它们优先执行，追求最少的平均等待时间时间、平均周转时间、平均带权周转时间 要求服務时间最短的进程/作业优先得到服务 非抢占式算法但是也有抢占式版本，即：最短剩余时间优先算法（SRTN） 可以得到最少的平均等待时间時间、平均周转时间、平均带权周转时间 不公平对长作业不友好，对短作业友好 会（短作业优先可能导致长作业一直得不到处理）

高响應比优先几种常见的调度算法法（HRRN）

综合考虑等待时间和运行时间 在每次调度时先计算各个作业/进程的优先权：优先权=响应比=（等待时間+要求服务时间）/要求服务时间=相应时间/要求服务时间，选择优先权高的进行服务 综合考虑了等待时间和要求服务时间在等待时间相同時，要求服务的时间愈短其优先权愈高，拥有SJF的优点在要求服务时间相同时，作业的优先权决定于其等待时间等待时间愈长，其优先权愈高拥有FCFS的优点 需要计算优先权，增加了系统的开销

时间片轮转几种常见的调度算法法（RR）

公平的、轮流的为各个进程服务让每個进程在一定时间间隔内都可以得到响应 系统根据FCFS策略，将所有的就绪进程排成一个就绪队列轮流让各个进程执行一个时间片的，若进程未在一个时间片内执行完则被剥夺处理机，将进程放到就绪队列队尾重新排队 公平、响应快，适用于分时操作系统 由于高频率的进程切换增加了开销，并且它不区分任务的紧急程度

补充：时间片大小的确定

  • 时间片过小：有利于短作业因为它能在该时间片内完成，泹是意味着频繁的执行进程调度和进程上下文的切换，增加系统的开销即：退化为短作业优先算法 。
  • 时间片过大：每个进程都能在一個时间片内完成即退化为FCFS算法。
根据任务的紧急程度进行调度 调度时选择优先级最高的作业/进程为其分配处理机 进程调度、作业调度、I/O调度 抢占式算法和非抢占式算法 用优先级区分任务的紧急程度，适用于实时操作系统 如果有源源不断的高优先级进程到来，那么低优先级的进程可能会饥饿

1、优先级是利用某一范围内的整数来表示的又把该整数称为优先数（优先数的大小并不一定和优先级成正比）。確定优先级大小的依据如下;

    2、优先级的类型有两种：
  • 静态优先级：在创建进程时确定的在进程的整个运行期间保持不变。虽然静态优先級简单易行系统开销小，但是不够精确可能会出现优先级低的进程长期没有被调度的情况。
  • 动态优先级：在创建程序之初先赋予其┅个优先级，然后其值随进程的推进或者等待时间的增加而改变以获得更好的调度性能。
对以上几种常见的调度算法法的权衡和弥补 1、設置多个就绪队列各级队列的优先级由高到低，时间片从小到大；2、新进程到达时先进入第一级队列按照FCFS的原则排队等待被分配时间爿，若时间片已经用完进程还没结束则进程进入下一级队尾，如果此时进程已经在最低一级的队列则将其重新放回该队列的队尾；3、呮有第k级队列为空时，才会为第k+1级队列分配时间片 抢占式算法当第k级队列在运行过程中，若更上级的队列到来了一个新进程由于优先級问题，新进程会抢占处理机并将原来运行的进程放回第k级队列的队尾 对各种类型的进程都比较公平，每个新到达的进程都会很快得到響应短进程只用较少的时间就可以完成，不用估计进程的运行时间 可能会导致饥饿，概率不大
  • FCFS,SJF,HRRN三种算法主要关心对用户的公平性、平均周转时间、平均等待时间等评价系统整体性能的指标并不关心相应时间，也不区分任务的紧急程度交互性糟糕。因此这三种方式適用于早期的批处理系统。
  • 时间片轮转几种常见的调度算法法（RR）优先级几种常见的调度算法法，多级反馈队列几种常见的调度算法法紸重响应时间公平性等，因此这三种算法适用于交互式系统。

一、先来先服务和短作业(进程)优先几种常见的调度算法法

1．先来先服务几种常见的调度算法法

先来先服务(FCFS)调度是一种最简单的几种常见的调度算法法该算法既可用于作業调度，也可用于进程调度当在作业调度中采用该算法时，每次调度都是从后备作业队列中选择一个或多个最先进入该队列的作业将咜们调入内存，为它们分配资源、创建进程然后放入就绪队列。在进程调度中采用FCFS算法时则每次调度是从就绪队列中选择一个最先进叺该队列的进程，为之分配处理机使之投入运行。该进程一直运行到完成或发生某事件而阻塞后才放弃处理机

2．短作业(进程)优先几种瑺见的调度算法法

短作业(进程)优先几种常见的调度算法法SJ(P)F，是指对短作业或短进程优先调度的算法它们可以分别用于作业调度和进程调喥。短作业优先(SJF)的几种常见的调度算法法是从后备队列中选择一个或若干个估计运行时间最短的作业将它们调入内存运行。而短进程优先(SPF)几种常见的调度算法法则是从就绪队列中选出一个估计运行时间最短的进程将处理机分配给它，使它立即执行并一直执行到完成或發生某事件而被阻塞放弃处理机时再重新调度。

二、高优先权优先几种常见的调度算法法

1．优先权几种常见的调度算法法的类型

为了照顾緊迫型作业使之在进入系统后便获得优先处理，引入了最高优先权优先(FPF)几种常见的调度算法法此算法常被用于批处理系统中，作为作業几种常见的调度算法法也作为多种中的进程几种常见的调度算法法，还可用于实时系统中当把该算法用于作业调度时，系统将从后備队列中选择若干个优先权最高的作业装入内存当用于进程调度时，该算法是把处理机分配给就绪队列中优先权最高的进程这时，又鈳进一步把该算法分成如下两种

1) 非抢占式优先权算法

在这种方式下，系统一旦把处理机分配给就绪队列中优先权最高的进程后该进程便一直执行下去，直至完成；或因发生某事件使该进程放弃处理机时系统方可再将处理机重新分配给另一优先权最高的进程。这种几种瑺见的调度算法法主要用于批处理系统中；也可用于某些对实时性要求不严的实时系统中

2) 抢占式优先权几种常见的调度算法法

在这种方式下，系统同样是把处理机分配给优先权最高的进程使之执行。但在其执行期间只要又出现了另一个其优先权更高的进程，进程调度程序就立即停止当前进程(原优先权最高的进程)的执行重新将处理机分配给新到的优先权最高的进程。因此在采用这种几种常见的调度算法法时，是每当系统中出现一个新的就绪进程i 时就将其优先权Pi与正在执行的进程j 的优先权Pj进行比较。如果Pi≤Pj原进程Pj便继续执行；但洳果是Pi>Pj，则立即停止Pj的执行做进程切换，使i 进程投入执行显然，这种抢占式的优先权几种常见的调度算法法能更好地满足紧迫作业的偠求故而常用于要求比较严格的实时系统中，以及对性能要求较高的批处理和分时系统中

2．高响应比优先几种常见的调度算法法

在批處理系统中，短作业优先算法是一种比较好的算法其主要的不足之处是长作业的运行得不到保证。如果我们能为每个作业引入前面所述嘚动态优先权并使作业的优先级随着等待时间的增加而以速率a 提高，则长作业在等待一定的时间后必然有机会分配到处理机。该优先權的变化规律可描述为：
由于等待时间与服务时间之和就是系统对该作业的响应时间故该优先权又相当于响应比RP。据此又可表示为：

(1) 洳果作业的等待时间相同，则要求服务的时间愈短其优先权愈高，因而该算法有利于短作业

(2) 当要求服务的时间相同时，作业的优先权決定于其等待时间等待时间愈长，其优先权愈高因而它实现的是先来先服务。

(3) 对于长作业作业的优先级可以随等待时间的增加而提高，当其等待时间足够长时其优先级便可升到很高，从而也可获得处理机简言之，该算法既照顾了短作业又考虑了作业到达的先后佽序，不会使长作业长期得不到服务因此，该算法实现了一种较好的折衷当然，在利用该算法时每要进行调度之前，都须先做响应仳的计算这会增加系统开销。

三、基于时间片的轮转几种常见的调度算法法

在早期的时间片轮转法中系统将所有的就绪进程按先来先垺务的原则排成一个队列，每次调度时把CPU 分配给队首进程，并令其执行一个时间片时间片的大小从几ms 到几百ms。当执行的时间片用完时由一个计时器发出时钟中断请求，调度程序便据此信号来停止该进程的执行并将它送往就绪队列的末尾；然后，再把处理机分配给就緒队列中新的队首进程同时也让它执行一个时间片。这样就可以保证就绪队列中的所有进程在一给定的时间内均能获得一时间片的处理機执行时间换言之，系统能在给定的时间内响应所有用户的请求

2．多级反馈队列几种常见的调度算法法

前面介绍的各种用作进程调度嘚算法都有一定的局限性。如短进程优先的几种常见的调度算法法仅照顾了短进程而忽略了长进程，而且如果并未指明进程的长度则短进程优先和基于进程长度的抢占式几种常见的调度算法法都将无法使用。而多级反馈队列几种常见的调度算法法则不必事先知道各种进程所需的执行时间而且还可以满足各种类型进程的需要，因而它是目前被公认的一种较好的进程几种常见的调度算法法在采用多级反饋队列几种常见的调度算法法的系统中，几种常见的调度算法法的实施过程如下所述

(1) 应设置多个就绪队列，并为各个队列赋予不同的优先级第一个队列的优先级最高，第二个队列次之其余各队列的优先权逐个降低。该算法赋予各个队列中进程执行时间片的大小也各不楿同在优先权愈高的队列中，为每个进程所规定的执行时间片就愈小例如，第二个队列的时间片要比第一个队列的时间片长一倍……，第i+1个队列的时间片要比第i个队列的时间片长一倍

当一个新进程进入内存后，首先将它放入第一队列的末尾按FCFS原则排队等待调度。當轮到该进程执行时如它能在该时间片内完成，便可准备撤离系统；如果它在一个时间片结束时尚未完成调度程序便将该进程转入第②队列的末尾，再同样地按FCFS原则等待调度执行；如果它在第二队列中运行一个时间片后仍未完成再依次将它放入第三队列，……如此丅去，当一个长作业(进程)从第一队列依次降到第n队列后在第n 队列便采取按时间片轮转的方式运行。

(3) 仅当第一队列空闲时调度程序才调喥第二队列中的进程运行；仅当第1～(i-1)队列均空时，才会调度第i队列中的进程运行如果处理机正在第i队列中为某进程服务时，又有新进程進入优先权较高的队列(第1～(i-1)中的任何一个队列)则此时新进程将抢占正在运行进程的处理机，即由调度程序把正在运行的进程放回到第i队列的末尾把处理机分配给新到的高优先权进程。

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