所谓进程调度,就是「从进程的就绪队列(阻塞)中按照一定的算法选择一个进程并将 CPU 分配给它运行」,以实现进程的并发执行。这是操作系统中最基本(最低级)的一种调度,在一般的操作系统中都必须配置进程调度。进程调度的频率很高,一般几十毫秒一次。
2. 非抢占式进程调度算法
所谓非抢占式的意思就是,当进程正在运行时,它就会一直运行,直到该进程完成或发生某个事件发生而被阻塞时,才会把 CPU 让给其他进程。
对应的,抢占式的意思就是,当进程正在运行的时,可以被打断,把 CPU 让给其他进程。
① 先到先服务 FCFS
先来先服务调度算法(First Come First Serve,FCFS):按照进程到达的先后顺序进行调度,「先到的进程就先被调度」,也就是说,等待时间越久的越优先得到服务。
优点:公平、算法实现简单
缺点:对短进程不利。排在长进程后面的短进程需要等待很长时间,短进程的响应时间太长了,用户交互体验会变差。
② 最短作业优先 SJF
最短作业/进程优先调度算法(Shortest Job First,SJF):「每次调度时选择当前已到达的、且运行时间最短的进程」。
最短作业优先算法和先到先服务恰好相反,先到先服务对短进程不利,而最短作业优先算法对长程不利。因为如果一直有短进程到来,那么长进程永远得不到调度,长进程有可能会饿死,处于一直等待短作业执行完毕的状态。
③ 高响应比优先 HRRN
高响应比优先算法(Highest Response Ratio Next,HRRN):只有当前运行的进程主动放弃 CPU 时(正常/异常完成,或主动阻塞),才需要进行调度,「调度时计算所有就绪进程的响应比,为响应比最高的进程分配 CPU」。响应比 = (进程的等待时间 + 进程需要的运行时间) / 进程需要的运行时间
3. 抢占式进程调度算法
抢占就是指当进程正在运行的时,可以被打断,把 CPU 让给其他进程。抢占的原则一般有三种,分别是时间片原则、优先权原则、短作业优先原则。
① 最短剩余时间优先 SRTN
最短剩余时间优先(Shortest Remaining Time Next,SRTN)算法是「最短作业优先的抢占式版本」。
「当一个新的进程到达时,把它所需要的整个运行时间与当前进程的剩余运行时间作比较。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 轮转调度算法 RR
轮转调度算法(Round Robin,RR)也称时间片调度算法:调度程序每次把 CPU 分配给就绪队列首进程使用规定的时间间隔,称为时间片,通常为 10ms ~ 200ms,「就绪队列中的每个进程轮流地运行一个时间片,当时间片耗尽时就强迫当前运行进程让出 CPU 资源,转而排到就绪队列尾部,等待下一轮调度」。所以,一个进程一般都需要多次轮转才能完成。
轮转调度算法对每个进程都一视同仁,就好比大家都排好队,一个一个来,每个人都运行一会儿再接着重新排队等待运行。
需要注意的是:时间片的长度是一个很关键的因素:
4. 最高优先级调度算法 HPF
RR 调度算法对所有的进程都是相同的策略,如果用户进程太多,可能会导致内核的服务进程响应跟不上。而在操作系统中,内核进程是比用户进程重要的多的,毕竟它关乎整个系统的稳定性。
最高优先级调度算法(Highest Priority First,HPF)就是「从就绪队列中选择最高优先级的进程进行运行」。进程的优先级是怎么规定的呢?分为静态优先级或动态优先级:
另外,需要注意的是,最高优先级算法并非是固定的抢占式策略或非抢占式,「系统可预先规定使用哪种策略」:
本文分享自微信公众号 - 飞天小牛肉(CS-Wiki)。
如有侵权,请联系 [email protected] 删除。
本文参与“OSC源创计划”,欢迎正在阅读的你也加入,一起分享。