2.4 调度
1.许多适用进程调度的方法同样适用于线程调度。内核管理线程的时候，调度经常是按线程级别的，与线程所属的进程基本或者根本没有关联。
2.进程切换（上下文切换）代价较高。先从用户态切到内核态，然后保存当前进程状态，接着运行调度算法选定一个新进程，再把新进程内存映像重新装入MMU，最后运行新进程。
进程切换还要使整个内存高速缓存失效，强迫缓存从内存中动态重新装入两次（进入内核一次，离开内核一次）。
3.计算密集型：进程大多数时间在CPU计算上
I/O密集型：大多数时间在等待I/O
4.何时调度？
（1）创建一个新进程后，运行父进程还是子进程，因为两者都在就绪状态。
（2）一个进程退出时。
（3）一个进程被阻塞时。
（4）一个I/O中断发生时。
5.非抢占式调度算法：进程运行至被阻塞或自动释放CPU，时钟中断发生时不会进行调度
抢占式调度算法：进程运行某个固定时段最大值，超出则挂起
6.三种环境：（1）批处理 （2）交互式 （3）实时
7. 批处理系统的调度算法
（1）先来先服务（FCFS）=======》非抢占式
有一个就绪进程单一队列，顺序运行。
优点：方便
缺点：效率低，对长作业比较有利但对短作业不利。
有利于CPU密集型，不利于I/O密集型。
（2）最短作业优先（SJF）=======》非抢占式
适用于运行时间可以预知的，时间越短越快执行。
在到达时间一样时，最短作业优先平均等待时间是最优的。
SJF缺点：对长作业非常不利
（3）最短剩余时间优先（SRTF）=====》抢占式
总是选择剩余运行时间最短的运行。当一个新作业到达，与当前进程剩余时间比较，如果更多则等待，如果更少则当前进程被挂起。
优点：可以使新的短作业获得良好的服务
（4）高响应比优先调度算法（HRRF） （FCFS与SJF的一种综合平衡）
每次选响应比最高的作业投入运行
优点：
- 当作业的等待时间相同时，则要求服务时间越短，其响应比越高，有利于短作业。
- 当要求服务时间相同时，作业的响应比由其等待时间决定，等待时间越长，其响应比越高，因而它实现的是先来先服务。
- 对于长作业，作业的响应比可以随等待时间的增加而提高，当其等待时间足够长时，其响应比便可升到很高，从而也可获得处理机。克服了饥饿状态，兼顾了长作业。
8.交互式系统中的调度（PC等）
（1）轮换调度（时间片轮转调度）（RR）
每个进程被分配时间片，时间片结束还在运行则被挂起，如果提前结束则CPU立即切换。
时间片太短会导致过多的进程切换，降低CPU效率。
时间片太长可能引起短的交互请求响应时间太长。
（2）优先级调度
每个进程有一个优先级，优先级最高的可运行进程先运行。
为了防止高优先级进程一直运行，可以在每个时间滴答后降低当前进程优先级，如果导致它次于次高优先级进程就进行上下文切换。
或者每个进程同样有一个允许运行的最大时间片。
- 非剥夺式优先级调度算法。当某一个进程正在处理机上运行时，即使有某个更为重要或紧迫的进程进入就绪队列，仍然让正在运行的进程继续运行，直到由于其自身的原因而主动让出处理机时（任务完成或等待事件），才把处理机分配给更为重要或紧迫的进程。
- 剥夺式优先级调度算法。当一个进程正在处理机上运行时，若有某个更为重要或紧迫的进程进入就绪队列，则立即暂停正在运行的进程，将处理机分配给更重要或紧迫的进程。
优先级可以静态赋予（提前设置好），也可以动态赋予。
如I/O密集型进程的优先级可以设为1/f，f为该进程在上一时间片所占的比例。上次比例越少，则优先级越高。
（1）+（2）可以实现在各类间优先级调度，而各类进程内部采用轮转调度。
（3）多级队列 （1）+（2） 的再进化版
为CPU密集型进程设置较长时间片比频繁分给他们很短的时间片更高效。
属于最高优先级类的进程运行一个时间片，次高优先级类进程运行两个时间片，再次一级四个，以此类推。随着进程优先级不断降低，运行频度逐渐放慢，从而为短的交互进程让出CPU。
伯克利制造的XDS 940系统有四个优先级类：终端，I/O，短时间片，长时间片。
终端：一个一直因等待终端输入而阻塞的进程被唤醒进入就绪状态时
I/O：一个在等待磁盘块数据的进程就绪时
短时间片：进程在时间片用完时仍为就绪时
长时间片：多次用完时间片而从未因终端或其他I/O原因阻塞时
优点：
· 终端型作业用户：短作业优先。
· 短批处理作业用户：周转时间较短。
· 长批处理作业用户：经过前面几个队列得到部分执行，不会长期得不到处理。
（4）最短进程优先
首先运行最短作业来使响应时间最短
推测运行时间方法：当前测量值与先前估计值加权平均得到下一个估计值
（5）保证调度
保证每个进程同样CPU时间。计算每个进程真正获得的CPU时间与应得CPU时间比值，优先调用比值低的进程。
（6）**调度
拥有**f份额的进程大约得到系统资源f份额，概率论。
（7）公平分享调度
不是基于进程，而是先看每个用户分配到的CPU时间，再在用户内部分配。
9.实时系统中的调度
分为硬实时（必须满足绝对的截止时间）和软实时（可以偶尔容忍）
实时系统事件可以分为周期性与非周期性
如果一个系统要相应m个周期性事件流，第i个事件周期Pi，需要CPU Ci秒处理，则可以处理负载的条件是
此时称实时系统为可调度的。
10. 将调度机制与调度策略分离。
例如内核适用优先级调度算法，但提供一条可供进程设置优先级的系统调用。这样父进程本身不参与调度但可以控制调度子进程的细节。调度机制位于内核，但调度策略由用户进程决定。
11.线程调度
用户级线程与内核级线程差别在于性能。
用户级的线程切换需要少量机器指令，而内核级需要完整上下文切换，且用户级线程可以使用专为应用程序定制的线程调度程序。但另一方面用户级又可能因阻塞而将整个进程挂起。
线程切换如果切到属于同一个进程的代价要低于切到不同进程的。内核对此了解，并可以运用这些信息来进行决定。
2018/03/12 13:06