操作系统的进程调度算法

2/22/2017来源:ASP.NET技巧人气:1416

调度也称dispatcher 这是内核的主要职责之一就是决定该轮到哪个任务运行了多数实时内核是基于优先级调度算法的每个任务根据其重要程度的不同被赋予一定的优先级基于优先级的调度法指CPU 总是让处在就绪态的优先级最高的任务先运行然而究竟何时让高优先级任务掌握CPU 的使用权有两种不同的情况这要看用的是什么类型的内核是非占先式还是占先式的内核,一个良好的任务调度算法应该主要体现在以下几个方面

 (1)公平保证每个进程得到合理的CPU 时间  (2)高效使CPU 保持忙碌状态即总是有进程在CPU 上运行  (3)响应时间使交互用户的响应时间尽可能短  (4)周转时间使批处理用户等待输出的时间尽可能短  (5)吞吐量使单位时间内处理的进程尽可能多

常见的几种进程调度算法:

(1)先来先服务(First Come First Service,FCFS)调度算法按照进程进入就绪队列的先后顺序选择可以占用处理器的进程。这是一种不可抢占方式的调度算法,优点是实现简单,缺点是后来的进程等待CPU的时间较长。它现今主要用作辅助调度法;例如结合在优先级调度算法中使用,当有两个最高优先级的进程时,则谁先来,谁就先被调度。

(2)短作业(进程)优先调度算法SJ(P)F,是指对短作业或短进程优先调度的算法。它们可以分别用于作业调度和进程调度。短作业优先(SJF)的调度算法是从后备队列中选择一个或若干个估计运行时间最短的作业,将它们调入内存运行。而短进程优先(SPF)调度算法则是从就绪队列中选出一个估计运行时间最短的进程,将处理机分配给它,使它立即执行并一直执行到完成,或发生某事件而被阻塞放弃处理机时再重新调度。

(3)高优先权优先调度

为了照顾紧迫型作业,使之在进入系统后便获得优先处理,引入了最高优先权优先(FPF)调度算法。此算法常被用于批处理系统中,作为作业调度算法,也作为多种操作系统中的进程调度算法,还可用于实时系统中。当把该算法用于作业调度时,系统将从后备队列中选择若干个优先权最高的作业装入内存。当用于进程调度时,该算法是把处理机分配给就绪队列中优先权最高的进程,这时,又可进一步把该算法分成如下两种。 1) 非抢占式优先权算法 在这种方式下,系统一旦把处理机分配给就绪队列中优先权最高的进程后,该进程便一直执行下去,直至完成;或因发生某事件使该进程放弃处理机时,系统方可再将处理机重新分配给另一优先权最高的进程。这种调度算法主要用于批处理系统中;也可用于某些对实时性要求不严的实时系统中。 2) 抢占式优先权调度算法 在这种方式下,系统同样是把处理机分配给优先权最高的进程,使之执行。但在其执行期间,只要又出现了另一个其优先权更高的进程,进程调度程序就立即停止当前进程(原优先权最高的进程)的执行,重新将处理机分配给新到的优先权最高的进程。因此,在采用这种调度算法时,是每当系统中出现一个新的就绪进程i 时,就将其优先权Pi与正在执行的进程j 的优先权Pj进行比较。如果Pi≤Pj,原进程Pj便继续执行;但如果是Pi>Pj,则立即停止Pj的执行,做进程切换,使i 进程投入执行。显然,这种抢占式的优先权调度算法能更好地满足紧迫作业的要求,故而常用于要求比较严格的实时系统中,以及对性能要求较高的批处理和分时系统中。

 高响应比优先调度算法      为了弥补短作业优先算法的不足,我们引入动态优先权,使作业的优先等级随着等待时间的增加而以速率a提高。 该优先权变化规律可描述为:优先权=(等待时间+要求服务时间)/要求服务时间;即 =(响应时间)/要求服务时间

(3)基于时间片的轮转调度算法

 1 时间片轮转法。时间片轮转法一般用于进程调度,每次调度,把CPU分配队首进程,并令其执行一个时间片。 当执行的时间片用完时,由一个记时器发出一个时钟中断请求,该进程被停止,并被送往就绪队列末尾;依次循环。   2. 多级反馈队列调度算法 多级反馈队列调度算法多级反馈队列调度算法,不必事先知道各种进程所需要执行的时间,它是目前被公认的一种较好的进程调度算法。 其实施过程如下:     1) 设置多个就绪队列,并为各个队列赋予不同的优先级。在优先权越高的队列中, 为每个进程所规定的执行时间片就越小。     2) 当一个新进程进入内存后,首先放入第一队列的末尾,按FCFS原则排队等候调度。 如果他能在一个时间片中完成,便可撤离;如果未完成,就转入第二队列的末尾,在同样等待调度…… 如此下去,当一个长作业(进程)从第一队列依次将到第n队列(最后队列)后,便按第n队列时间片轮转运行。     3) 仅当第一队列空闲时,调度程序才调度第二队列中的进程运行;仅当第1到第(i-1)队列空时, 才会调度第i队列中的进程运行,并执行相应的时间片轮转。     4) 如果处理机正在处理第i队列中某进程,又有新进程进入优先权较高的队列, 则此新队列抢占正在运行的处理机,并把正在运行的进程放在第i队列的队尾