六、处理机调度

处理机调度

处理机调度

• 根据算法和原则，对cpu资源再分配的过程称为处理机调度
• 调度发生的前提是进程/作业数远远大于处理机数
• 调度的目的是提高资源利用率
• 调度的要求：
  • 满足特定系统用户的需求
  • 考虑系统整体效率
  • 考虑调整算法本身的开销

调度的层次

• 高级调度/作业调度：从磁盘中读取应用程序，创建进程
• 中级调度/内存调度：进程被挂起和激活
• 低级调度/进程调度：进程从就绪队列中取出分配给cpu执行

调度的方式

• 抢占式调度
  • 立即暂停当前进程
  • 分配处理机给另一个进程
  • 原则：优先级/时间片原则/短进程优先
• 非抢占式调度
  • 有进程请求执行，先等待
  • 直到当前进程执行完成或阻塞

调度时机

• 时间片用完
• 进程运行完成
• 进程要求I/O操作
• 执行某种原语操作
• 高优先级进程申请执行（抢占式调度）

调度过程

• 保存镜像：记录进程线程信息
• 调度算法：确定分配cpu的原则
• 进程切换：分配cpu给其他进程
• cpu回收：从进程收回cpu资源

调度算法指标

• cpu利用率
• 系统吞吐量：完成作业数/总时间
• 响应时间
• 等待时间：作业等待执行的时间
• 周转时间：作业完成时间-提交时间，即作业完成花费的时间。cpu切换的时间也算在内

调度算法

先来先服务调度算法

• 从就绪队列中一次获取作业去执行
• 按照作业顺序去执行
• 调度方式：非抢占式调度
• 优点：有利于cpu繁忙性工作；缺点：不利于I/O繁忙性工作

短作业优先调度算法

• 所需时间最短的作用优先执行
• 从阻塞队列放到就绪队列的作用，可能之前执行过部分，所以按照剩余时间进行比较
• 调度方式：非抢占式调度
• 优点：平均周转时间最少；缺点：周转时间长的作业可能不会执行

高响应比优先调度算法

• 响应比：（等待时间+周转时间）/周转时间
• 综合考虑等待时间和周转时间计算响应比高的优先调度
• 调度方式：非抢占式调度
• 优点：系统响应速度快；缺点：当前进程放弃执行权时，需要重新计算所有进程响应比

优先级调度算法

• 按照作业/进程的优先级进行调度
• 调度方式：抢占/非抢占式
• 优先级设置原则：
  • 静态优先级是在作业被创建出来时就决定了，并且不能改变
  • 动态优先级是可能被修改的
  • 系统作业>用户作业；交互性>非交互性；I/O型>计算型
  • 缺点：低优先级进程可能不会被执行

时间片轮转调度

• 就绪队列的进程分配时间片，按照队列中顺序依次执行
• 调度方式：抢占式调度
• 优点：公平、响应快；缺点：时间片太多，就绪队列后面的进程容易饥饿，时间片太小，切换频繁

多级反馈队列调度

• 此调度算法有多个就绪队列，每个队列分配了优先级，而且优先级越高的队列中的进程，时间片分配的越小
• 一开始进程是放到最高优先级队列，并且分配较小的时间片。然后按照队列顺序执行进程，时间片执行完后，如果进程没有执行完，将此进程移动到优先级低一等级的队列尾部，并且分配时间片
• 只有高优先级的进程全部执行完成，低优先级队列中的进程才能执行