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2018-05-26(操作系统(2))

2018-05-26(操作系统(2))

作者: acebear | 来源:发表于2018-05-26 23:42 被阅读0次

操作系统管理了系统的有限资源,当有多个进程(或多个进程发出的请求)要使用这些资源时,因为资源的有限性,必须按照一定的原则选择进程(请求)来占用资源。这就是调度。目的是控制资源使用者的数量,选取资源使用者许可占用资源或占用资源。

进程调度算法:根据系统的资源分配策略所规定的资源分配算法。

评价算法的优劣的因素:吞吐量(单位时间内CPU完成作业的数量)单;CPU利用率;周转时间(评价批处理系统的性能指标。Ti = 作业完成时刻 - 作业提交时刻)

1.先来先服务(FCFS)

先来先服务(FCFS, First Come First Serve)是最简单的调度算法,按先后顺序进行调度。(当前作业或进程占用CPU,直到执行完或阻塞,才出让CPU)

缺点:比较有利于长作业,而不利于短作业。 有利于CPU繁忙的作业,而不利于I/O繁忙的作业。

优点:易于实现。

2.轮转法(Round Robin)

轮转法(Round Robin)是让每个进程在就绪队列中的等待时间与享受服务的时间成正比例。

将系统中所有的就绪进程按照FCFS原则,排成一个队列。每次调度时将CPU分派给队首进程,让其执行一个时间片。时间片的长度从几个ms到几百ms。在一个时间片结束时,发生时钟中断。调度程序据此暂停当前进程的执行,将其送到就绪队列的末尾,并通过切换上下文执行当前的队首进程。进程可以未使用完一个时间片,就出让CPU(如阻塞)。

时间片长度的确定:

对响应时间的要求:T(响应时间)=N(进程数目)*q(时间片)

【就绪进程的数目:数目越多,时间片越小】

3.多级反馈队列算法

多级反馈队列算法时间片轮转算法和优先级算法的综合和发展。

进程在进入待调度的队列等待时,首先进入优先级最高的Q1等待。首先调度优先级高的队列中的进程。若高优先级中队列中已没有调度的进程,则调度次优先级队列中的进程。例如:Q1,Q2,Q3三个队列,只有在Q1中没有进程等待时才去调度Q2,同理,只有Q1,Q2都为空时才会去调度Q3。 对于同一个队列中的各个进程,按照时间片轮转法调度。比如Q1队列的时间片为N,那么Q1中的作业在经历了N个时间片后若还没有完成,则进入Q2队列等待,若Q2的时间片用完后作业还不能完成,一直进入下一级队列,直至完成。在低优先级的队列中的进程在运行时,又有新到达的作业,那么在运行完这个时间片后,CPU马上分配给新到达的作业(抢占式)。

优点:为提高系统吞吐量和缩短平均周转时间而照顾短进程。为获得较好的I/O设备利用率和缩短响应时间而照顾I/O型进程。不必估计进程的执行时间,动态调节。

4.最短作业优先(SJF, Shortest Job First) 

短作业优先(SJF, Shortest Job First)又称为“短进程优先”SPN(Shortest Process Next);这是对FCFS算法的改进,其目标是减少平均周转时间 

算法原理:对预计执行时间短的进程优先分派处理机。通常后来的短进程不抢先正在执行的进程。 

优点:相比FCFS 算法,该算法可改善平均周转时间和平均带权周转时间,缩短进程的等待时间,提高系统的吞吐量。 

缺点:对长进程非常不利,可能长时间得不到执行,且未能依据进程的紧迫程度来划分执行的优先级,以及难以准确估计进程的执行时间,从而影响调度性能。

5.最高响应比优先法(HRRN,Highest Response Ratio Next) 

最高响应比优先法(HRRN,Highest Response Ratio Next)是对FCFS方式和SJF方式的一种综合平衡。FCFS方式只考虑每个作业的等待时间而未考虑执行时间的长短,而SJF方式只考虑执行时间而未考虑等待时间的长短。因此,这两种调度算法在某些极端情况下会带来某些不便。HRN调度策略同时考虑每个作业的等待时间长短和估计需要的执行时间长短,从中选出响应比最高的作业投入执行。这样,即使是长作业,随着它等待时间的增加,W / T也就随着增加,也就有机会获得调度执行。这种算法是介于FCFS和SJF之间的一种折中算法。 

原理:响应比R定义如下: R =(W+T)/T = 1+W/T 

其中T为该作业估计需要的执行时间,W为作业在后备状态队列中的等待时间。每当要进行作业调度时,系统计算每个作业的响应比,选择其中R最大者投入执行。 

优点:由于长作业也有机会投入运行,在同一时间内处理的作业数显然要少于SJF法,从而采用HRRN方式时其吞吐量将小于采用SJF 法时的吞吐量。 

缺点:由于每次调度前要计算响应比,系统开销也要相应增加。

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