1. CPU调度的三个层次
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高级调度（作业调度）
- 按一定规则从外存的作业后卑队列中挑选一个作业调入内存中，并创建进程。
- 每个作业只调入一次，调出一次。作业调入时会建立PCB，调出时才撤销PCB。
- 频率低
- 外存→内存（面向作业）
- 进程状态：无→创建态→就绪态
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中级调度（内存调度）
- 按照某种策略决定将哪个处于挂起状态的进程重新调入内存。
- 频率中等，中级调度频率比高级调度要高。
- 外村→内存（面向进程）
- 进程状态：挂起态→就绪态
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低级调度（进程调度）
- 按照某种策略从就绪队列中选取一个进程，将CPU分配给它。
- 操作系统最基本的一种调度，在一般的操作系统中，都必须配置进程调度。
- 频率高，一般几十毫秒一次。
- 内存→CPU
- 进程状态：就绪态→运行态
2. 进程调度的时机
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当前运行的进程主动放弃CPU
- 进程正常终止
- 运行异常终止
- 进程主动请求阻塞（等待I/O）
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当前运行的进程被动放弃CPU
- 时间片用完
- 更紧急的任务需要处理（I/O中断）
- 有更高优先级的进程
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不能进行进程调度
- 在处理中断过程中
- 进程在操作系统内核程序临界区（PS:内核程序临界区是用来访问内核数据结构的，如进程就绪队列；临界资源访问是互斥的）中
- 原子操作过程中（原语）
3. 进程调度的方式
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非剥夺调度方式，又称非抢占方式
- 只允许进程主动放弃CPU
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剥夺调度方式，又抢占方式
- 可以剥夺进程的CPU
4. 进程切换的过程
- 对原来运行过程各种数据的保存
- 对新进程各种数据的恢复
5. 调度算法的评价指标
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CPU利用率
- CPU“忙碌”的时间占总时间的比例
- 公式：忙碌时间/总时间
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系统吞吐量
- 单位时间内完成作业的数量
- 公式：作业总量/花费总时间
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周转时间
- 作业被提交给系统开始，到作业完成为止的这段时间间隔
- 公式：作业完成时间-作业提交时间
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等待时间
- 进程/作业处于等待CPU状态时间之和
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响应时间
- 用户从提交请求到首次产生响应所用的时间
6. 调度算法
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先来先服务（FCFS）
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算法思想：主要从“公平”的角度考虑
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算法规则：按照作业/进程到达的先后顺序进行服务
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用于作业/进程调度
- 作业调度：考虑哪个作业先到达后备队列
- 进程调度：考虑哪个进程先到达就绪队列
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非抢占式的算法
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优点：公平、算法实现简单
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缺点：排在长作业后的短作业需要很长的等待时间，带权周转时间很大。对短作业不利，长作业有利。
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不会导致饥饿（PS:某进程/作业长期得不到服务）
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短作业优先服务（SJF）
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算法思想：追求最少的平均等待时间、平均周转时间、平均带权周转时间
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算法规则：服务需要花费时间最短的作业/进程优先得到服务
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用于作业/进程调度
- 作业调度：每次调度选择当前已到达且运行最短的作业
- 进程调度：每次调度选择当前已到达且运行最短的进程
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非抢占式的算法
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抢占式算法
- 最短剩余时间优先算法（SRTN）：当新进程的剩余时间小于当前运行进程的剩余时间，新进程就会抢占CPU
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优点：“最短的”平均等待时间、平均周转时间
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缺点：不公平。对短作业有利，对长作业不利。
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可能会导致饥饿（PS:某进程/作业长期得不到服务）
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高响应比优先
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算法思想：要综合考虑作业/进程的等待时间和要求服务的时间
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算法规则：每次调度计算响应比，选响应比最高的为其服务，响应比=(等待时间+要求服务时间)/ 要求服务时间
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用于作业/进程调度
- 作业调度：每次作业调度计算响应比，选响应比最高的作业为其服务
- 进程调度：每次进程调度计算响应比，选响应比最高的进程为其服务
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非抢占式的算法
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优点
- 综合考虑了等待时间和运行时间
- 等待时间相同时，服务时间短优先（短作业优先服务）
- 服务时间相同时，等待时间短优先（先来先服务）
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不会导致饥饿（PS:某进程/作业长期得不到服务）
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时间片轮转（RR）
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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
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算法规则：按照各进程的就绪队列，轮流让各个进程执行一个时间片；在时间片内未执行完，则会被剥夺CPU，将进程重新放入就绪队列队尾
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用于作业/进程调度
- 进程调度：只有作业放入内存建立进程后，才能分配CPU
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抢占式算法
- 由时钟装置发出时间中断通知CPU时间片已到，剥夺当前进程的CPU
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优点：公平、响应快，适用于分时操作系统
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缺点：由于高频率的进程切换，有一定开销；不区分任务的紧急程度
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不会导致饥饿（PS:某进程/作业长期得不到服务）
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时间片长短
- 时间片过长，算法会退化为先来先服务算法
- 时间片过短，导致进程调度、切换频繁，系统需要花大量时间处理进程切换
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优先级调度算法
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算法思想：根据就任务的紧急程度来决定处理顺序
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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
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用于作业/进程调度
- 作业调度
- 进程调度
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非抢占式算法
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抢占式算法
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优点：区分紧急、重要的程度,灵活调整作业/进程的偏好程度，适用于实时操作系统。
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缺点：若有源源不断的高优先级进程到来，会导致饥饿
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会导致饥饿（PS:某进程/作业长期得不到服务）
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进程优先级
- 系统进程优先级高于用户进程
- 前台进程优先级高于后台进程
- 操作系统更偏好I/O型进程（I/O繁忙型进程）
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多级反馈队列调度算法
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算法思想：其他调度算法的折中权衡
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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FCFS原则排队等待被分配时间片，若用完时间片进程还没结束，则进入下一等级队列队尾。若已经在最低级的队列，则重新放回该队列队尾
- 只有当第n级队列为空时，才会为第n+1队头的进程分配时间片
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抢占式算法
- 抢占式的算法，在n级队列的进程运行过程中，如更高级的队列（<n）中进入了一个新进程，新进程会抢占CPU；原来正在执行的进程放回n级队列的队尾
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优点：公平（FCFS优点）、响应快（RR优点）、短进程处理时间较快（SJF优点）
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会导致饥饿（PS:某进程/作业长期得不到服务）
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7. 总结
- 重点：进程调度的方式。
- 重点：进程切换的过程。
- 重点：进程调度算法的算法思想，结合日常开发的理解，学习其中的思想。
- 请各位大佬发现错误，能指导菜鸟小弟
- 菜鸟也想努力进大厂，加油
