处理机调度

Posted 2021-09-25 My heart will go ~~

1.处理机调度概念

概念：用来管理处理机执行能力的这部分资源的功能。

对比学习
（1）进程切换：CPU资源的当前占用者的切换
（2）处理机调度：从就绪队列中挑选下一个占用CPU运行的进程。
（3）调度程序：挑选就绪进程的内核函数。

2.调度准则

调度策略：如何从就绪队列中选择下一个执行 的进程。
调度算法的准则：CPU使用率（CPU忙状态的时间百分比）；吞吐量（单位时间内完成的进程数量）；周转时间（进程从初始化到结束的总时间）；等待时间（进程在就绪队列中的总时间）；响应时间（从提交请求到产生响应所话费的总时间）

3.先来先服务、短进程优先和最高响应比优先调度算法

先来先服务：根据进入就绪状态的先后顺序排列
优点：简单
缺点：平均等待时间波动大，IO资源和cpu利用效率低

改进——
短进程优先算法（SPN）：选择就绪队列里面执行时间最短的进程占用CPU进入运行状态。
优点：具有最优平均周转时间
缺点：可能导致饥饿，需要预知未来

改进——
最高响应比有限算法（HRRN）

4.时间片轮转、多级反馈队列、公平共享调度算法和ucore调度框架

时间片轮转算法（RR）：
时间片：基本时间单位.

问题：时间片长度不容易控制，上下文切换消耗时间。

多级队列调度算法（MQ）：就绪队列分为独立的子队列。

多级反馈队列算法（MLFQ）

公平共享调度（FSS）

5.实时调度和多处理器调度

实时调度——
实时操作系统：正确性依赖于时间和功能（约定时间内完成工作）
可调度性：一个实时操作系统能满足任务时限要求。
实时调度算法——
速率单调调度算法（RM）：根据周期安排优先级，周期越短，优先级越高。
最早截止时间优先算法（EDF）：截止时间越早，优先级越高

多处理器调度——有多个处理器时的调度算法
静态进程分配：进程从开始到结束都被分配到一个固定的处理机上执行。每个处理机有自己的就绪队列。调度开销小。
动态进程分配：进程在执行中可分配到任意空闲处理机执行。所有处理机共享一个公共的就绪队列。调度开销大。

6.优先级反置

操作系统中高优先级进程长时间等待低优先级进程所占用资源的现象。一般基于优先级的和基于抢占调度算法均存在这种情况。

解决方法：
优先级继承：占用资源的低优先级进程继承申请资源的高优先级进程的优先级。

优先级天花板协议：占用资源进程的优先级和所有可能申请资源的进程的最高优先级相同。