本文已参与「新人创作礼」活动，一起开启掘金创作之路。
处理机调度的三个层次
1、高级调度（作业调度）
从外存处于后备队列的作业中挑选一个（或多个）作业，给它们分配内存等必要资源并建立相应的进程（建立PCB）（作业调入时会建立相应的PCB，作业调出时才撤销PCB）
2、中级调度（内存调度）
引入虚拟存储技术后，将暂时不能运行的进程调到外存等待，当它们重新具备运行条件且内存有空闲时，才调入内存。
3、低级调度（进程调度）
从就绪队列中选取一个进程，将处理机分配给该进程。
等级越低调用越频繁，等级越低代表越容易发生，所以发生的越频繁
进程调度算法（高频考点）
不同环境的调度算法目标不同，因此需要针对不同环境来讨论调度算法。
1、批处理系统
批处理系统没有太多的用户操作，在该系统中，调度算法目标是保证吞吐量和周转时间（从提交到终止的时间）。
1.1 先来先服务 first-come first-serverd（FCFS）
非抢占式的调度算法，按照请求的顺序进行调度。
有利于长作业，但不利于短作业，因为短作业必须一直等待前面的长作业执行完毕才能执行，而长作业又需要执行很长时间，造成了短作业等待时间过长。
1.2 短作业优先 shortest job first（SJF）
非抢占式的调度算法，按估计运行时间最短的顺序进行调度。
长作业有可能会饿死，处于一直等待短作业执行完毕的状态。因为如果一直有短作业到来，那么长作业永远得不到调度。
1.3 最短剩余时间优先 shortest remaining time next（SRTN）
最短作业优先的抢占式版本，按剩余运行时间的顺序进行调度。 当一个新的作业到达时，其整个运行时间与当前进程的剩余时间作比较。如果新的进程需要的时间更少，则挂起当前进程，运行新的进程。否则新的进程等待。
2、 交互式系统（分时操作系统）
交互式系统有大量的用户交互操作，在该系统中调度算法的目标是快速地进行响应。
2.1 时间片轮转
将所有就绪进程按 FCFS 的原则排成一个队列，每次调度时，把 CPU 时间分配给队首进程，该进程可以执行一个时间片。当时间片用完时，由计时器发出时钟中断，调度程序便停止该进程的执行，并将它送往就绪队列的末尾，同时继续把 CPU 时间分配给队首的进程。
时间片轮转算法的效率和时间片的大小有很大关系：
- 时间片太小：因为进程切换都要保存进程的信息并且载入新进程的信息，如果时间片太小，会导致进程切换得太频繁，在进程切换上就会花过多时间。
- 时间片太大：而如果时间片过长，那么实时性就不能得到保证。
2.2 优先级调度
为每个进程分配一个优先级，按优先级进行调度。（也分为抢占式、非抢占式，优先级也分为静态、动态优先级）
为了防止低优先级的进程永远等不到调度，可以随着时间的推移增加等待进程的优先级。
2.3 多级反馈队列
一个进程需要执行 100 个时间片，如果采用时间片轮转调度算法，那么需要交换 100 次。
多级队列是为这种需要连续执行多个时间片的进程考虑，它设置了多个队列，每个队列时间片大小都不同，例如 1,2,4,8,..。进程在第一个队列没执行完，就会被移到下一个队列。这种方式下，之前的进程只需要交换 7 次。
每个队列优先权也不同，最上面的优先权最高。因此只有上一个队列没有进程在排队，才能调度当前队列上的进程。
可以将这种调度算法看成是时间片轮转调度算法和优先级调度算法的结合。
3. 实时系统
实时系统要求一个请求在一个确定时间内得到响应。（可以采用优先级调度算法）
分为硬实时和软实时，前者必须满足绝对的截止时间，后者可以容忍一定的超时。
进程、线程、协程
1、进程是资源分配的最基本的单位，运行一个程序会创建一个或多个进程，进程就是运行起来的可执行程序。
2、线程是程序执行的最基本的单位，是轻量级的进程，每个进程里都有一个主线程，且只能有一个，和进程是相互依存的关系，生命周期和进程一样。
3、协程是用户态的轻量级线程，是线程内部的基本单位。无需线程上下文切换的开销、无需原子操作锁定及同步的开销、方便切换控制流，简化编程模型。
进程和线程的区别
1、首先从资源来说，进程是资源分配的基本单位，但是线程不拥有资源，线程可以访问隶属进程的资源。
2、然后从调度来说，线程是独立调度的基本单位，在同一进程中线程切换的话不会引起进程的切换，从一个进程中的线程切换到另一个进程中的线程时，会引起进程的切换。
3、从系统开销来讲，由于创建或撤销进程，系统都要分配回收资源，所付出的开销远大于创建或撤销线程时的开销。类似的，在进行进程切换的时候，涉及当前执行进程 CPU 环境的保存及新调度进程 CPU 环境设置，而线程切换只需保存和设置少量寄存器的内容，开销很小。（创建、撤销、切换进程的开销都远远大于创建、撤销、切换线程的开销）
4、通信方面来说，线程间可以通过直接读写同一进程的数据进行通信，但是进程通信需要借助一些复杂的方法。
