调度算法
文章目录
- 调度算法
- 1. 先来先服务调度算法（FCFS）
- 2. 短作业优先调度算法（SJF）
- 3. 高响应比优先调度算法（HRRN）
- 4. 时间片轮转调度算法（RR）
- 5. 优先级调度算法
- 6. 多级反馈队列调度算法
1. 先来先服务调度算法（FCFS）
算法思想：
主要从“公平”的角度考虑（类似于生活中排队买东西的例子）。
算法规则：
按照作业/进程到达的先后顺序进行服务。
用于作业/进程调度：
用于作业调度时，考虑的是哪个作业先到达后备队列；用于进程调度时，考虑的是哪个进程先到达就绪队列。
是否可抢占：
非抢占式的调度算法。
优缺点：
- 优点：公平、算法实现简单
- 缺点：排在长作业后面的短作业需要等待很长时间，对短作业来说不友好。即，对长作业有利、对短作业不利
是否会导致饥饿：
不会。
2. 短作业优先调度算法（SJF）
算法思想：
追求最少的平均等待时间、最少的平均周转时间、最少的平均带权周转时间。
算法规则：
耗时最短的作业/进程优先得到服务。
用于作业/进程调度：
既可用于作业调度，也可用于进程调度。用于进程调度时称为“短进程优先算法”（SPF）。
是否可抢占：
非抢占式的调度算法。
优缺点：
- 优点：有最短的平均等待时间、平均周转时间、平均带权周转时间
- 缺点：不公平。对短作业有利，对长作业不利。可能产生饥饿现象
是否会导致饥饿：
会。若持续有短作业/进程到来，可能使长作业/进程长时间得不到服务，产生“饥饿”现象。如果一直得不到服务，则称为“饿死”。
3. 高响应比优先调度算法（HRRN）
响应
比 = （ 等待时间 + 要求服务的时间 ） / 要求服务的时间。
算法思想：
综合考虑作业/进程的等待时间和要求服务的时间。
算法规则：
在每次调度时先计算各个作业/进程的响应比，选择响应比最高的作业。进程为其服务。
用于作业/进程调度：
既可用于作业调度，又可用于进程调度。
是否可抢占：
非抢占式的算法。因此只有当前运行的作业/进程主动放弃处理机时，才需要调度，才需要计算响应比。
优缺点：
综合考虑了等待时间和运行时间。等待时间相同时，运行时间短的优先（“短作业优先”调度算法的优点）；运行时间相同时，等待时间长的优先（“先来先服务”调度算法的优点）；对于长作业来说，随着等待时间越来越久，其响应比也会越来越大，从而避免了长作业饥饿的问题（克服“短作业优先”调度算法的缺点）。
是否会导致饥饿：
不会。
4. 时间片轮转调度算法（RR）
算法思想：
公平地、轮流地为各个进程服务，让每个进程在一定时间间隔内都可以得到响应。
算法规则：
按照各进程到达就绪队列的顺序，轮流让各个进程执行一个时间片（如 100ms）。若进程未在一个时间片内执行完，则剥夺处理机，将进程重新放到就绪队列队尾重新排队。
用于作业/进程调度：
用于进程调度（只有作业放入内存并建立了相应的进程后，才能被分配处理机时间片）。
是否可抢占：
若进程未能在时间片内运行完，将被强行剥夺处理机使用权，因此属于抢占式的算法。由时钟装置发出时钟中断来通知 CPU 时间片已到。
优缺点：
- 优点：公平、响应快，适用于分时操作系统
- 缺点：由于高频率的进程切换，因此有一定开销；不区分任务的紧急程度
是否会导致饥饿：
不会。
补充：
- 时间片过大：退化成”先来先服务“调度模式
- 时间片过小：频繁进行进程切换，开销大
5. 优先级调度算法
算法思想：
随机计算机的发展，特别是实时操作系统的出现，越来越多的应用场景需要根据任务的紧急程度来决定处理顺序。
算法规则：
每个作业/进程有各自的优先级，调度时选择优先级最高的作业/进程。
用于作业/进程调度：
既可以用于作业调度，也可以用于进程调度，甚至可以用于 I/O 调度。
是否可抢占：
抢占式、非抢占式都有。非抢占式在进程主动放弃处理机时进行调度，而抢占式需在就绪任务队列变化时检查是否发生抢占。
优缺点：
- 优点：用优先级区分紧急程度，适用于实时操作系统，可灵活地调整作业/进程的偏好程度
- 缺点：若持续有高优先级进程到来，则可能导致饥饿
是否会导致饥饿：
会。
6. 多级反馈队列调度算法
算法思想：
对各种调度算法的这种权衡。
算法规则：
- 设置多级就绪队列，各级队列优先级从高到低，时间片从小到大
- 新进程到达时先进入第 1 级队列，按照“先来先服务”原则等待被分配时间片。若用完时间片进程还未结束，则进程进入下一级队列的队尾
- 只有第 k 级队列为空时，才会为 k+1 级队头的进程分配时间片
用于作业/进程调度：
用于进程调度。
是否可抢占：
抢占式的算法。在 k 级队列的进程运行过程中，若更上级的队列（1~k-1级）中进入了一个新进程，则由于新进程处于优先级更高的队列中，因此新进程会抢占处理机，原来运行的进程放回 k 级队列的队尾。
优缺点：
- 对各种类型的进程相对公平（“先来先服务”调度算法的优点）
- 每个新到达的进程都可以很快得到响应（“时间片轮转”调度算法的优点）
- 短进程只用少数的时间就可完成（“短进程优先”调度算法的优点）
- 可灵活地调整对各类进程地偏好程度
是否会导致饥饿：
会。
