一、定义


进程调度也称为低级调度,它所调度的对象为进程(或者内核级线程),而进程调度算法主要有以下几种:

  • 先来先服务调度算法
  • 短作业优先调度算法
  • 高优先权优先调度算法
  • 基于时间片的轮转调度算法
  • 多级反馈队列调度算法

二、调度算法介绍


(1)先来先服务调度算法(FCFS)

简介:

先来先服务调度算法是一种最简单的调度算法,可用于作业调度,也可用于进程调度。

原理:

在进程调度中采用先来先服务算法时候,每次调度就从就绪队列中选一个最先进入该队列的进程,为之分配处理机。即谁第一个排队的谁就先被执行。

优点:

  1. 有利于长作业(进程)
  2. 有利于CPU繁忙型的作业(进程)

缺点:

  1. 不利于短作业(进程)
  2. 不利于I/O繁忙型作业(进程)

(2)短作业优先调度算法(SJ(P)F)

简介:

短作业(进程)优先调度算法是指短作业或者短进程的优先调度算法,它们分别作用于作业调度和进程调度。它是先来先服务调度算法的一种优化版本。

原理:

短进程优先调度算法是从就绪队列中选出一个估计运行时间最短的进程,再将处理机分配给它,直到执行完成。而其他进程一般不抢先正在执行的进程。

优点:

有效的降低了进程的平均等待时间,提高了系统高度吞吐量。

缺点:

  1. 算法对长作业(进程)不利(长作业(进程)长期不被调度)。
  2. 未考虑进程的紧迫程度。
  3. 由于是估计运行时间而定,而这个时间是由用户所提供的,所以该算法不一定能真正做到短作业优先调度。

(3)高优先权优先调度算法

简介:

为了解决在短作业优先调度算法中进程的紧迫程度问题,我们引入了高优先权优先调度算法,高优先权调度算法的方法也很简单,就是在队列中选取优先权最高的进程装入内存。该算法又分为以下两类:

①非抢占式优先权算法

如果系统已经分配好一个优先权最高的进程,它会一直被执行,直到结束或者因为某事件放弃执行,此时系统才会选择另外一个优先权最高的进程。

这种调度算法主要被用于批处理系统中。

②抢占式优先权算法

系统在队列中把一个优先权最高的进程执行,但是如果在执行中又出现一个优先权更高的进程,此时当前进程被停止,换入另外一个优先权更高的进程执行。

这种调度算法主要被用于要求比较严格的实时系统,以及对性能要求较高的批处理和分时系统中。

优先权的类型

优先权的类型被分为静态优先权和动态优先权。
静态优先权就是给定某个整型数字来表示进程的优先级,数字越小表示优先级越高,反之数字越大,进程优先级越低。
动态优先权随着进程的创建而被创建,可以随着进程的推进或者等待时间而变化。

(4)基于时间片的轮转调度算法

简介:

为了保证能及时相应用户的请求,所以我们采用了基于时间片的轮转调度算法,它的原理通俗来讲就是队列中每一个进程都获得了一定的执行时间,从几ms到几百ms,当一个执行时间结束,计时器会发出一个信号,此时正在执行的进程将被中断,同时此进程将放在队列的末尾,然后执行这时候的队列的队首进程,因此队列中每一个进程都将获得一定时间的执行。

算法优点:

平均执行时间短,简单可行。

算法缺点:

这种调度算法的缺点也很明显,如果执行时间(时间片)选择的不好,将对性能产生很大的影响,例如如果选择了小的时间片,那么会对短进程将很有利,很快被执行完成,但是会频繁的发生中断,增加系统的开销,但是如果选择的执行时间过长,此种算法又和先来先服务算法效果一样了。

我们根据以下三点确定执行时间:

  1. 系统的处理能力,
  2. 此就绪时队列中的进程数目。
  3. 系统对相应时间的要求。

(5)多级反馈队列调度算法

简介:

前面介绍的四种调度算法都有各自的缺陷,但是多级反馈调度算法有很多优点,是目前被公认的一种好的调度算法。

方法:

  1. 设置多个就绪队列,每个队列的优先级逐个降低,同时每个队列的执行时间也各不相同,优先级越高的队列,执行时间越短,优先级越低的队列,执行时间越长。
  2. 当一个进程进入内存后,首先进入第一个队列的末尾,按照先来先服务的调度算法进行调度,如果在第一个队列的执行时间内未执行完成,此时把此进程放入第二个队列的末尾,按照之前的方法进行执行,直到在某一个队列的队首执行完成。
  3. 当第一个队列全部执行完成,此时系统才会执行第二个队列,但是如果此时又有新的进程进入,此时执行完毕这个时间段,立刻把此进程分配给新的作业。

性能分析:

在多级反馈队列调度算法中,如果我们规定进程在第一个队列所规定的时间片内完成,此时能满足终端型用户的需求。