操作系统——调度算法（时间片轮转调度算法、优先级调度算法、多级反馈队列调度算法）——2.8

本章讲解三种调度算法。时间片轮转调度算法、优先级调度算法、多级反馈队列调度算法

1.先了解下算法的评估

cpu 利用率 = 忙碌时间 / 总时间
系统吞吐量 = 总共完成多少道作业 / 总共花了多少时间

周转时间

周转时间：（作业提交到 操作系统开始，到作业完成）包括四个部分

1. 从外存中后备队列等待作业调度（高级调度）的时间
2. 进程在就绪队列等待进程调度（低级调度）的时间
3. 进程在cpu执行的时间
4. 进程等待IO操作完成的时间
   （作业）周转时间 = 作业完成时间 - 作业提交时间
   平均周转时间 = 各作业周转时间之和 / 作业数

带权周转时间 = 作业周转时间 / 作业实际运行时间
平均带权周转时间 = 各作业带权周转时间之和 / 作业数

等待时间

进程/作业处于等待处理机状态时间之和

1. 对于进程：进程建立后等待被服务的时间之和
2. 对于作业：除了进程建立后的等待还包括作业在外存后备队列中等待的时间

相应时间

用户提交请求到首次产生相应所用的时间

2.时间片轮转调度算法

1. 算法思想
   公平、轮流为每个进程服务、每个进程在一定时间内得到相应
2. 算法规则
   按照到达就绪队列的顺序，轮流让各个进程执行一个时间片。若一个进程未在一个时间片中完成任务，剥夺处理机，将进程重新放到就绪队列队尾重新排队
3. 作业/进程调度
   作业放入内存建立了相应进程后，才能被分配处理机时间片
4. 是否可抢占
   若进程未在时间片内运行完成，将被强行剥夺时间片使用权（抢占式）。由时钟装置发时钟中断来通知cpu时间片已到
5. 优缺点
   优点：公平，相应快，适用于分时操作系统
   缺点：高频率的进程切换，需要开销，不区分任务紧急程度
6. 不会导饥饿现象
7. 时间片太大=先来先服务算法
8. 时间片太小，进程调度频繁

3.优先级调度算法

1. 算法思想
   根据任务的紧急程度决定处理的顺序
2. 算法规则
   每个作业/进程都有各自的优先级，调度时选择优先级最高的作业/进程
3. 作业/进程调度
   作业/进程调度都适用
4. 是否抢占
   非抢占：进程主动放弃处理机
   抢占式：就绪队列变化，检查是否发生抢占
5. 优缺点
   优点：适用于实时操作系统、可灵活调整对作业/进程的偏好程度
   缺点：源源不断有高优先级到来，可能导致饥饿

4.多级反馈队列调度算法

1. 算法思想
   对之前算法的折中权衡
2. 算法规则
   多级就绪队列，各级队列优先级从高到低，时间片从小到大
   新进程首先进入1级队列，FCFS原则分配时间片。若时间片用完进程未结束，则进程放入下一级队列的队尾
   若当前进程还未结束时，到达了更高优先级的进程，当前进程插入到当前级别队列的队尾
   只有k级队列未空时候，才为k+1级队列分配处理机
3. 用于进程调度
4. 是否可抢占
   抢占式算法，在k级队列运行过程中，新进程会抢占处理机，原来运行的进程放回k级队列队尾
5. 优缺点
   优点：进程相对公平，新进程会得到相应，短进程只用较短时间完成，灵活调整进程的偏好程度
   缺点：会导致饥饿现象

算法对比