进程调度算法

Posted 2021-08-23 leetcode

一、简介

调度算法是指：根据系统的资源分配策略所规定的资源分配算法。常见的进程调度算法有：

　　1.先来先去服务

　　2.时间片轮转法

　　3.多级反馈队列算法

　　4.最短进程优先

　　5.最短剩余时间优先

　　6.最高响应比优先

　　7.多级反馈队列调度算法

二、先来先去服务

　　先来先去服务调度算法是一种最简单的调度算法，也称为先进先出或严格排队方案。当每个进程就绪后，它加入就绪队列。当前正运行的进程停止执行，选择在就绪队列中存在时间最长的进程运行。该算法既可以用于作业调度，也可以用于进程调度。先来先去服务比较适合于常作业（进程），而不利于段作业（进程）。

三、时间片轮转法

　　轮转法是基于适中的抢占策略的，以一个周期性间隔产生时钟中断，当中断发生后，当前正在运行的进程被置于就绪队列中，然后基于先来先去服务策略选择下一个就绪作业的运行。这种技术也称为时间片，因为每个进程再被抢占之前都给定一片时间。

四、最短进程优先

　　最短进程优先是一个非抢占策略，他的原则是下一次选择预计处理时间最短的进程，因此短进程将会越过长作业，跳至队列头。该算法即可用于作业调度，也可用于进程调度。但是他对长作业不利，不能保证紧迫性作业（进程）被及时处理，作业的长短只是被估算出来的。

五、最短剩余时间优先

　　最短剩余时间是针对最短进程优先增加了抢占机制的版本。在这种情况下，进程调度总是选择预期剩余时间最短的进程。当一个进程加入到就绪队列时，他可能比当前运行的进程具有更短的剩余时间，因此只要新进程就绪，调度程序就能可能抢占当前正在运行的进程。像最短进程优先一样，调度程序正在执行选择函数是必须有关于处理时间的估计，并且存在长进程饥饿的危险。

六、最高响应比优先

　　根据比率：R=(w+s)/s （R为响应比，w为等待处理的时间，s为预计的服务时间）

　　如果该进程被立即调用，则R值等于归一化周转时间（周转时间和服务时间的比率）。R最小值为1.0，只有第一个进入系统的进程才能达到该值。调度规则为：当前进程完成或被阻塞时，选择R值最大的就绪进程，它说明了进程的年龄。当偏向短作业时，长进程由于得不到服务，等待时间不断增加，从而增加比值，最终在竞争中赢了短进程。

　　和最短进程优先、最短剩余时间优先一样，使用最高响应比策略需要估计预计服务时间。

七、反馈法

　　如果没有关于进程相对长度的任何信息，则最短进程优先，最短剩余时间、最高响应优先比都不能使用。另一种导致偏向短作业的方法是处罚运行时间较长的作业，换句话说，如果不能获得剩余的执行时间，那就关注已执行了的时间。

　　方法为：调度基于被抢占原则（按时间片）并使用动态优先级机制。当一个进程第一次进入系统中时，他被放置在一个优先级队列中，当第一次被抢占后并返回就绪状态时，它被放置在下一个低优先级队列中，在随后的时间里，每当被抢占时，他被降级到下一个低优先级队列中。一个短进程很快被执行完，不会在就绪队列中降很多级，一个长进程会逐渐降级。因此先到的进程和短进程优先于长进程和老进程。在每个队列中，除了优先级在最低的队列中之外，都是用简单的先来先去服务机制，一旦一个进程处于优先级最低的队列中，它就不可能在降级，但会重复的返回该队列，直到运行结束。因此，该队列课按照轮转方式调度。

八、多级反馈队列调度算法

　　多级反馈队列算法，不必事先知道各种进程所需要执行的时间，他是当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，按照先来先去原则排队等候调度。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，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)仅当第一队列空闲的时候，调度程序才调度第二队列中的进程运行；仅当第1到（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。

九、进程的基本状态及状态间的转换

• 1.等待态：等待某个事件的完成；
• 2.就绪态：等待系统分配处理器以便运行；
• 3.运行态：占有处理器正在运行。

　　运行态→等待态 往往是由于等待外设，等待主存等资源分配或等待人工干预而引起的。

　　等待态→就绪态 则是等待的条件已满足，只需分配到处理器后就能运行。

　　运行态→就绪态 不是由于自身原因，而是由外界原因使运行状态的进程让出处理器，这时候就变成就绪态。例如时间片用完，或有更高优先级的进程来抢占处理器等。

　　就绪态→运行态 系统按某种策略选中就绪队列中的一个进程占用处理器，此时就变成了运行态

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