关于操作系统中的调度

处理机调度

一、什么是处理机调度？
就是从就绪队列中 按照一定的算法选择一个进程 并 将处理机分配给它运行

二、调度的三个层次
1、高级调度：从外存的后备队列中挑选 n个作业，为它建立相应的进程（建立PCB） （无 - > 创建态 - > 就绪态）
高级调度是外存与内存之间的调度，一个作业只能调入一次，调出一次，作业调入时会建立相应的PCB，调出时删除相应的PCB
2、中级调度：决定将哪个处于挂起状态的进程重新调入内存 （阻塞挂起 - > 阻塞态）
（为了解决内存不够，处于挂起的进程为被移到外存去）
3、低级调度：从就绪队列中，按照一定策略，将处理机分配给他 （就绪态 - > 运行态）

进程调度（低级调度）

一、进程调度的时机
1、什么时候需要进程调度？
（1）当前运行的进程主动放弃处理机；
（2）当前运行的进程被动放弃处理机

2、什么时候不能进行进程调度？
（1）在处理中断的过程中。 中断的操作过程比较复杂，需要硬件的支持，很难在中断过程钟进行进程的切换
（2）进程在 操作系统内核程序临界区 中（这个时候切换，可能导致出错）
（3）原语执行过程中。

二、进程调度的方式
（1）非剥夺调度方式：只允许进程主动放弃处理机
（2）剥夺调度方式：当一个进程正在执行，如果有一个更紧急的进程任务，则立即暂停正在执行的进程，把处理机分配给紧急的进程

三、进程的切换与过程
1、什么是进程切换？
进程切换是指一个进程让出处理器，由另外一个进程占用处理机的过程
2、进程切换的过程
（1）对原来进程的各种运行书数据进行保存
（2）对新进程的各种数据恢复

调度算法的评价指标

一、CPU利用率计算

二、系统吞吐量的计算

三、周转时间的计算

四、等待时间

五、响应时间

调度算法

一、先来先服务（FCFS）
（1）算法思想：主要是从 “ 公平 ”的角度考虑
（2）算法规则：按照作业 / 进程 到达的先后顺序进行服务
（3）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中那个；用于进程调度，考虑的是哪个进程先到达 就绪队列
（4）不可以抢占
（5）优点：公平，算法实现简单
（6）缺点： 对长作业有利，多短作业不利
（7）不会导致饥饿

二、短作业优先 SJF
（1）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
（2）算法规则：最短的作业/进程优先得到服务
（3）用于作业/进程调度
（4）SJF 和SPF 是非抢占式算法，而最短剩余时间优先算法 是抢占式的
（5）优点：最短的平均等待时间，平均周转时间
（6）缺点：不公平，对长作业不利
（7）会导致饥饿

三、高响应比优先 HRRN
（1）算法思想： 综合考虑作业/进程 等待时间和要求服务时间
（2）算法规则：在每次调度的时候计算各种作业/进程的响应比，优先选择响应比高的，为它服务

（3）用于作业/进程调度
（4）非抢占式
（5）优点：不会导致饥饿，相对公平

四、时间片轮转
（1）算法思想：公平轮流的为各个进程服务，让每个进程在一定的时间内都能得到响应
（2）算法规则：按照进程在就绪队列中的顺序，轮流的各执行一个时间片，如果到时间还没运行完，就剥夺处理机，将进程放回达就绪队列对尾
（3）用于作业/进程调度
（4）属于抢占式
（5）优点：公平，响应快，不会造成饥饿
（6）缺点：由于高频繁的切换进程，会增加开销，而且不区分任务紧急程度

五、优先级调度算法
（1）算法思想 : 按照任务的紧急程度，来决定处理顺序
（2）算法规则：调度时 选择优先级最高的作业/进程
（3）用于作业/进程调度
（4）抢占、非抢占都有
（5）适用实时操作系统
（6）缺点：会造成饥饿

六、多级反馈队列调度算法（综合起来最佳）
(1) 算法思想 : 对其他调度算法的折中权衡
（2）算法规则：
1、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
2、新进程到达时，先进入第1级队列，按照先来先到原则排队等待 被分配时间片；
如果用完时间片，进程还没结束，则进入下一个级别的队列中 ；
如果此时已经是 最下级的队列 ，则重新放回队尾。
3、只有当k 级队列为空 ，k+1 级队列才能分配到时间片
（3）用于作业/进程调度
（4）属于抢占式：当 k 层队列中进程正在运行，如果在 1~ k -1 层队列中进入了新进程，则新进程会抢占处理机
（5）优点：对各类型的进程相对公平
（6）缺点：会导致饥饿