目录
说明
1,先来先服务调度算法(First-Come First-Served,FCFS)
概述
本质
特点
2,短作业/短进程优先算法(Short Job/Process First,SJF/SPF)
概述
本质
特点
3,高优先权优先调度算法(FPF或Priority-Scheduling Algorithm,PSA)
概述
说明
进程的优先权
优先权的确定
4,高响应比优先调度算法(Highest Response Ratio Next,HRRN)
概述
说明
特点
5,基于时间片的轮转(Round Robin,RR)调度算法
概述
时间片选择
概述
算法概述
特点
说明
实质是一种资源分配方法,因而调度算法是指:根据系统的资源分配策略所规定的资源分配算法
对于不同的系统和系统目标,通常采用不同的调度算法,例如,在批处理系统中,为了照顾为数众多的短作业,应采用短作业优先的调度算法.又如在分时系统中,为了保证系统具有合理的响应时间,应采用轮转法进行调度。
目前存在的多种调度算法中,有的算法适用于作业调度,有的算法适用于进程调度;但也有些调度算法既可用于作业调度,也可用于进程调度。
调度算法很少有绝对的好坏!
1,先来先服务调度算法(First-Come First-Served,FCFS)
概述
- 既可用于作业调度,也可用于进程调度。
- 用于作业调度: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,将它们调入内存,为它们分配资源、创建进程,然后放入就绪队列。
- 用于进程调度:则每次调度是从就绪队列中,选择一个最先进入队列的进程,为之分配处理机,使之投入运行。
本质
仅考虑“到达时间”;
特点
- 实现简单;
- 貌似公平;
- 实际上,对短作业不公平。
2,短作业/短进程优先算法(Short Job/Process First,SJF/SPF)
概述
- 既可用于作业调度(SJF),也可用于进程调度(SPF)
- 用于作业调度:每次调度都是从后备作业队列中,选择一个要求服务时间(执行时间)最短的作业,将它们调入内存,为它们分配资源、创建进程,然后放入就绪队列。
- 用于进程调度:则每次调度是从就绪队列中,选择一个执行时间最短的进程,为之分配处理机,使之投入运行;
- 实际应用表明,SJF的性能要优于FCFS调度算法的;
本质
仅考虑“执行时间”;
特点
- 实现困难:估算执行时间很难;
- 有利于短作业
- 对长作业不公平。
3,高优先权优先调度算法(FPF或Priority-Scheduling Algorithm,PSA)
概述
- 既可用于作业调度,也可用于进程调度。
- 用于作业调度时:系统将从后备队列中选择若干个优先权最高的作业,装入内存。
- 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。分为非抢占式优先权算法和抢占式优先权调度算法。
说明
- 对于FCFS算法,作业的等待时间就是作业的优先级,等待时间越长,其优先级越高。
- 对于SJF算法,作业的长短就是作业的优先级,作业所需运行的时间越短,其优先级越高。
- 但上述两种优先级都不能反映作业的紧迫程度。
- 而在优先级调度算法中,则是基于作业的紧迫程度,由外部赋予作业相应的优先级,调度算法是根据该优先级进行调度的。这样就可以保证紧迫性作业优先运行。
优先权:算法的核心
- 反映作业/进程执行时的迫切程度,是对调度所考虑的实际因素的算法抽象。
- 通常用1个整型数来表示。
进程的优先权
抢占式优先权(进程调度):高优先权进程到达时,立刻停止低优先权进程的执行,让高优先权进程执行。
非抢占式优先权(进程调度):高优先权作业进程到达时,须等待低优先权进程执行完毕或主动释放CPU。
优先权的确定
静态优先权:进程创建时确定(根据进程类型、资源需求和用户要求等),直到进程执行结束,保持不变。
动态优先权:进程创建时确定(根据进程类型、资源需求和用户要求等)初始优先权,在进程执行过程中,可以发生变化。
4,高响应比优先调度算法(Highest Response Ratio Next,HRRN)
概述
- 用于作业调度。
- 系统将从后备队列中选择若干个响应比(优先权)最高的作业,装入内存,投入运行。
- 核心:对等待作业以一定速率a提高其优先权。
说明
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,故该优先级又相当于响应比Rp。据此,优先又可表示为:
特点
- 如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。
- 当要求服务的时间相同时,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,因而它实现的是先来先服务。
- 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,从而获得处理机。
- 既照顾了短作业,又考虑了作业到达的先后次序,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。
- 须做响应比计算,会增加系统开销
5,基于时间片的轮转(Round Robin,RR)调度算法
概述
- 用于作业调度或进程调度。
- 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服务的原则,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。
- 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绪队列中新的队首进程,同时也让它执行一个时间片。
- 保证响应时间:就绪队列中的所有进程,在给定时间内,均能获得一个时间片的处理机执行时间。换言之,系统能在给定的时间内,响应所有用户的请求。
- 时间片的大小从几毫秒 到几百毫秒。
时间片选择
- 固定时间片。
- 可变时间片。
时间片大小选择
- 不可太大:影响最大响应时间(等待时间+要求服务时间):T=nq;其中,n为进程数量,q为时间片大小。
- 不可太小:调度开销,增加周转时间;
6,多队列调度算法
- 将系统中的进程就绪队列从一一个拆分为若干个;
- 将不同类型或性质的进程固定分配在不同的就绪队列,不同的就绪队列采用不同的调度算法;
- 一个就绪队列中的进程可以设置不同的优先级,不同的就绪队列本身也可以设置不同的优先级。
7,多级反馈队列调度算法
概述
- 设置多个就绪队列,为各队列赋予不同的优先级。第1个队列的优先级最高,其余队列优先权逐个降低。
- 赋予各个队列中进程执行时间片的大小各不相同: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。
- 仅当第1队列空闲时,调度程序才调度第2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,又有新进程进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(正在运行进程被放回原所在队列末尾)。
算法概述
- 对新创建进程,首先将它放入第1队列末尾,按FCFS原则排队等待调度。
- 当轮到该进程执行时,如它能在该时间片内完成,则结束; 如果未完成,调度程序便将该进程转入第2队列的末尾,再同样按FCFS原则等待调度执行;
- 如果它在第2队列中运行1个时间片后仍未完成,再依次将它放入第3队列…。如此下去,当1个长作业(进程)从第1队列依次降到第n队列后,在第n队列中便采取按时间片轮转的方式运行。
特点
- 避免了事先计算各种进程所需的执行时间。
- 具有较好的性能,能较好地满足各种类型用户需要:
- 终端型作业用户:终端型作业大多属于交互型作业,作业通常较小,系统只要能使这些作业(进程)在第一队列所规定的时间片内完成,便可使终端型作业用户都感到满意。
- 短批处理作业用户:对于很短的批处理型作业,开始时像终端型作业一样,如果仅在第一队列中执行一个时间片即可完成,便可获得与终端型作业一样的响应时间。对于稍长的作业,通常也只需在第二队列和第三队列各执行一个时间片即可完成,其周转时间仍然较短。
- 长批处理作业用户: 对于长作业,它将依次在第1, 2, …,n个队列中运行,然后再按轮转方式运行,用户不必担心其作业长期得不到处理。