操作系统中进程调度算法详解及例题解释「建议收藏」

操作系统中进程调度算法详解及例题解释「建议收藏」文章目录1.先来先服务(FCFS,firstcomefirstserve)1.1算法思想1.2算法规则1.3用于作业/进程调度1.4是否可抢占1.5优缺点1.6是否会导致饥饿2.短作业优先(SJF,shortestjobfirst)2.1算法思想2.2算法规则2.3用于作业/进程调度2.4是否可抢占2.5优缺点2.6是否会导致饥饿3.高响应比优先(HRRN)…

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1. 先来先服务(FCFS,first come first serve)

1.1 算法思想

主要从“公平”的角度考虑

1.2 算法规则

按照作业/进程到达的先后顺序进行服务。

1.3 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;用于进程调度时,考虑的是哪个进程先到达就绪队列

1.4 是否可抢占

非抢占式的算法

1.5 优缺点

  1. 优点:公平,算法实现简单
  2. 缺点:排在长作业(进程)后面的短作业需要等待很长时间,带权周转时间很大,对短作业来说用户体验不好。即FCFS对长作业有利,对短作业不利。

1.6 是否会导致饥饿

不会

2. 短作业优先(SJF,shortest job first)

2.1 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

2.2 算法规则

最短的作业、进程优先得到服务(所谓“最短”,是指要求服务时间最短)

2.3 用于作业/进程调度

2种都可以。。 用于进程调度时被称为“短进程优先算法”(SPF,shortest process first)

2.4 是否可抢占

SJF和SPF是非抢占式算法,但也有抢占式的版本——最短剩余时间优先算法(SRTN,shortest remaining time next)

2.5 优缺点

  1. 优点:“最短的”平均等待时间,平均周转时间
  2. 缺点:不公平。对短作业有利,对长作业不利。可能产生饥饿现象。另外,作业/进程的运行时间是由用户提供的,并不一定真实,不一定能做到真正的短作业优先。

2.6 是否会导致饥饿

会,如果源源不断地有短作业/进程到来,可能使长作业/进程长时间得不到服务,产生“饥饿”现象。如果一直得不到服务,则称为“饿死”。

3. 高响应比优先(HRRN)

3.1 算法思想

综合考虑作业/进程的等待时间和要求服务的时间

3.2 算法规则

在每次调度时先计算各个作业/进程的响应比,选择响应比最高的作业/进程为其服务。

响应比 = (等待时间 + 要求服务时间) /  要求服务时间

3.3 用于作业/进程调度

都可以

3.4 是否可抢占

是非抢占式算法,因此只有当前运行的作业/进程主动放弃处理机时,才需要调度,才需要计算响应比。

3.5 优缺点

  1. 综合考虑了等待时间和运行时间(要求服务时间)
  2. 等待时间相同是,要求服务时间短的优先(SJF的优点)
  3. 要求服务时间相同时,等待时间长的优先(FCFS的优点)
  4. 对于长作业来说,随着等待时间越来越久,其响应比也会越来越大,从而避免了长作业饥饿的问题。

3.6 是否会导致饥饿

不会

4. 时间片轮转(RR,round-robin)

4.1 算法思想

公平的,轮流地为各个进程服务,让每一个进程在一定时间间隔内都可以得到相应。

4.2 算法规则

按照各进程到达就绪队列的顺序,轮流让各个进程执行一个时间片(如100ms)。若进程未在一个时间片内执行完,则剥夺处理机,将进程重新放到就绪队列队尾重新排队。

4.3 用于作业/进程调度

用于进程调度(只有作业放入内存建立了相应的进程后,才能被分配处理机时间片)

4.4 是否可抢占

可抢占式。若进程在时间片内运行完,将被强行剥夺处理机使用权,因此时间片轮转调度算法属于抢占式的算法。由时钟装置发出时钟中断来通知CPU时间已到。

4.5 优缺点

  1. 优点:公平,响应快,适用于分时操作系统。
  2. 缺点:由于高频率的进程切换,因此有一定开销;不区分任务的紧急程度。

4.6 是否会导致饥饿

不会。

5. 优先级调度

5.1 算法思想

随着计算机的发展,特别是实时操作系统的出现,越来越多的应用场景需要根据任务的紧急程度来决定处理顺序。

5.2 算法规则

每个作业/进程有各自的优先级,调度时选择优先级最高的作业/进程

5.3 用于作业/进程调度

都可以。甚至,还会用于I/O调度中。

5.4 是否可抢占

抢占/非抢占都有。区别在于非抢占式只需在进程主动放弃处理机时进行调度即可,而抢占式还需在就绪队列变化时,检查是否会发生抢占。

5.5 优缺点

  1. 用优先级区分紧急程度,重要程度,适用于实时操作系统。可灵活的调整对各种作业/进程的偏好程度。
  2. 若源源不断地有高优先级进程到来,则可能导致饥饿。

5.6 是否会导致饥饿

6. 多级反馈队列

6.1 算法思想

对其他调度算法的折中权衡。

6.2 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一队列……
  3. 只有第k即队列为空时,才会为第 k+1 级对头的进程分配时间片

6.3 用于作业/进程调度

用于进程调度。

6.4 是否可抢占

抢占式的算法。在k级队列的进程运行过程中,若更上级的队列(1-【k-1】级)中进入了一个新进程,则由于新进程处于优先级更高的队列中,因此新进程会抢占处理机,原来运行的进程放回k级队列队尾。

6.5 优缺点

  1. 对各类型进程相对公平(FCFS优点)
  2. 每个新到达的进程都可以很快得到相应(RR的优点)
  3. 短进程只用较少的时间就可完成(SPF的优点)
  4. 不必实现估计进程的运行时间(避免用户作假)
  5. 可灵活地调整对各类进程的偏好程度,比如CPU密集型进程,I/O密集型进程

6.6 是否会导致饥饿

7.例题解析

7.1 先来先服务

在这里插入图片描述

7.2 短作业优先

在这里插入图片描述

7.2.1 最短时间剩余

在这里插入图片描述

7.3 高响应比

在这里插入图片描述

7.4 时间片轮转

在这里插入图片描述

7.5 优先级调度

在这里插入图片描述

7.6 多级反馈队列

在这里插入图片描述

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