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从一个状态切换到另一个状态时，会触发一次 调度 。
- 内核运行调度程序的条件 （满足一条即可）：
（1）一个进程从运行状态切换到等待状态。
（2）一个进程终止了。
早期是非抢占式策略，就是说 调度程序必须等待事件结束。另一种是 抢占式策略，当前运行的进程可以被换出。
如下图所示，进程会让 CPU 进行计算，这是个波动的图像，某个时刻可能占用 CPU 百分比很高，有时候又很低（可能去做 IO 操作了，CPU处于等待状态）。
现在要考虑的是如何选择进程来执行，即 调度算法，可以使得 CPU 的利用率变得合理。
一、调度准则
- 比较调度算法的准则
（1） CPU 利用率：
CPU 处于忙状态所占事件的百分比。
（认为 CPU 利用率越高，调度算法效率越高。）
（2）吞吐量：
在单位时间内完成的进程数量。
（3）周转时间：
一个进程从初始化到结束，包括所有等待时间所花费的时间。
（4）等待时间：
进程在就绪队列里的总时间。
（5）响应时间：
从一个请求被提交 到 产生第一次响应所花费的总时间。
人们需要 “更快” 的服务：比如 传输文件时的高带宽；玩游戏时的低延迟。所以希望能减少响应时间【是操作系统的计算延迟】（及时处理用户的输出并尽快将输出提供给用户）；减少平均响应时间的波动（在交互系统中，可预测性比高差异低平均更重要）；增加吞吐量【是操作系统的计算带宽】——减少开销（操作系统开销、上下文切换）、系统资源的高效利用（CPU、I/O设备）；减少等待时间。
“公平” ???? 是很重要的调度指标。
公平是指：
保证每个进程占用相同的CPU时间
保证每个进程的等待时间相同
二、调度算法
先来先服务算法(First Come First Served, FCFS)
依据进程进入就绪状态的先后顺序排列。
特点：简单。
缺点：
（1）平均等待时间波动较大，花费时间少的任务可能排在花费时间长的任务后面。
（2）可能导致 I/O 和 CPU 之间的重叠处理。CPU密集型进程会导致I/O设备闲置时，I/O密集型进程也等待。
短进程优先算法(SPN)
选择就绪队列中执行时间最短进程占用CPU进入运行状态。
缺点：
（1）可能导致饥饿，连续的短进程流会使长进程无法获得CPU资源。
（2）需要预知未来，如何预估下一个CPU计算的持续时间？有一种方法——用历史的执行时间来预估未来的执行时间，公式如下：
最高响应比优先算法(HRRN)
选择就绪队列中响应比R值最高的进程。
- Ｒ＝（ｗ+s)/s 。
其中 w:是 等待时间(waiting time)，s 是执行时间(service time)。选择R值最高的进程。
该算法是在短进程优先算法的基础上改进的，关注进程等待的时间，且只考虑不可抢占的情况；
时间片轮转算法(RR, Round-Robin)
在时间片的离散单元中分配处理器，时间片结束时，切换到下一个准备好的进程。（即 让各个进程轮流占用 CPU 执行。）
这个算法的花销主要是额外的上下文切换，而且需要设置合理的时间片（如果时间片太大，会导致等待时间过长，极限情况退化成 PCFS；如果时间片太小，吞吐量会由于大量的上下文切换开销受到影响。）根据经验：维持上下文切换开销处于 1% s 以内。 （最近的系统可以是 0.1% s） 。
多级反馈队列算法（MLFQ）
- 多级队列(MQ)：
把就绪队列划分成独立的队列，每个队列拥有自己的调度策略；比如最高级的队列采取短进程优先，低优先级的队列采取批处理。
不同阶段的进程的特点可能是不同的，所以需要动态地调整进程在不同队列中的级别 。——进程可在不同队列间移动的多级队列算法：时间片大小随优先级级别增加而增加；如进程在当前的时间片没有完成，则降到下一个优先级；I/O密集型进程停留在高优先级。
MLFQ算法的特点：CPU密集型进程的优先级下降很快。
公平共享调度算法(FSS, Fair Share Scheduling)
多用户共享计算机时，希望能在 ”用户“级别 实现资源共享。每个用户拥有的进程可能是不同的，最新的 Linux 采用的就是这种公平调度机制。
三、实时调度
面向实时系统，如火车、机床等，需要确保任务在规定时间内完成。
- 实时系统的定义：
正确性依赖于其时间和功能两方面的一种操作系统。 - 实时系统的分类：
（1）强实时系统：需要在保证的时间内完成重要的任务，否则会引起灾难性后果。
（2）弱实时系统：尽量完成，并非必须。
一些概念：
（1）任务（工作单元）：
一次计算，一次文件读取，一次信息传递等等。
（2）周期实时任务：一系列相似的任务，任务有规律地重复。
（3）硬时限（Hard deadline）：
错过任务时限会导致灾难性或非常严重的后果，必须验证，在最坏情况下能够满足时限。
（4）软时限（soft deadline）：
通常能满足任务时限，如有时不能满足，则降低要求。尽力保证满足任务时限。
静态优先级调度是说 任务执行之前，任务的优先级已经确定；而 动态优先级是说随着任务的执行，优先级可能会变化。
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速率单调调度算法(RM, Rate Monotonic)
最佳静态优先级调度；通过周期安排优先级，周期越短，优先级越高，执行周期最短的任务。 -
最早截止时间优先算法 (EDF, Earliest Deadline First)
最佳的动态优先级调度，Deadline越早，优先级越高，执行 Deadline最早的任务。