进程调度算法

1.先来先服务调度算法

每次调度是从就绪队列中选择一个最先进入该队列的进程,为之分配处理机,使之投入运行。该进程一直运行到完成或发生某事件而阻塞后才放弃处理机。FCFS 算法比较有利于长进程,而不利于短进程。

2.短进程优先调度算法

短进程优先调度算法 SPF,是指对短进程优先调度的算法。短进程优先(SPF)调度算法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.高优先权优先调度算法

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 P i 与正在执行的进程 j 的优先权 P j 进行比较。如果 P i ≤P j ,原进程 P j 便继续执行;但如果是 P i >P j ,则立即停止 P j 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。

4.基于时间片的轮转调度算法

1) 基本原理
在早期的时间片轮转法中,系统将所有的就绪进程按先来先服务的原则排成一个队列,每次调度时,把 CPU 分配给队首进程,并令其执行一个时间片。时间片的大小从几 ms 到几百 ms。当执行的时间片用完时,由一个计时器发出时钟中断请求,调度程序便据此信号来停止该进程的执行,并将它送往就绪队列的末尾;然后,再把处理机分配给就绪队列中新的队首进程,同时也让它执行一个时间片。这样就可以保证就绪队列中的所有进程在一给定的时间内均能获得一时间片的处理机执行时间。换言之,系统能在给定的时间内响应所有用户的请求。
2) 时间片大小的确定
在时间片轮转算法中,时间片的大小对系统性能有很大的影响,如选择很小的时间片将有利于短作业,因为它能较快地完成,但会频繁地发生中断、进程上下文的切换,从而增加系统的开销;反之,如选择太长的时间片,使得每个进程都能在一个时间片内完成,时间片轮转算法便退化为 FCFS 算法, 无法满足交互式用户的需求。一个较为可取的大小是,时间片略大于一次典型的交互所需要的时间。这样可使大多数进程在一个时间片内完成。

5.多队列调度算法

该算法将系统中的进程就绪队列从一个拆分为若干个，将不同类型或性质的进程固定分配在不同的就绪队列，不同的就绪队列采用不同的调度算法，一个就绪队列中的进程可以设置不同的优先级，不同的就绪队列本身也可以设置不同的优先级。

6.多级反馈队列调度算法

(1) 应设置多个就绪队列,并为各个队列赋予不同的优先级。 第一个队列的优先级最高,第二个队列次之,其余各队列的优先权逐个降低。该算法赋予各个队列中进程执行时间片的大小也各不相同,在优先权愈高的队列中,为每个进程所规定的执行时间片就愈小。例如,第二个队列的时间片要比第一个队列的时间片长一倍,......,第 i+1 个队列的时间片要比第 i 个队列的时间片长一倍。
(2) 当一个新进程进入内存后,首先将它放入第一队列的末尾,按 FCFS 原则排队等待调度。当轮到该进程执行时,如它能在该时间片内完成,便可准备撤离系统;如果它在一个时间片结束时尚未完成,调度程序便将该进程转入第二队列的末尾,再同样地按 FCFS原则等待调度执行;如果它在第二队列中运行一个时间片后仍未完成,再依次将它放入第三队列,......,如此下去,当一个长进程从第一队列依次降到第 n 队列后,在第 n 队列中便采取按时间片轮转的方式运行。
(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~(i-1)队列均空时,才会调度第 i 队列中的进程运行。如果处理机正在第 i 队列中为某进程服务时,又有新进程进入优先权较高的队列(第 1~(i-1)中的任何一个队列),则此时新进程将抢占正在运行进程的处理机,即由调度程序把正在运行的进程放回到第 i 队列的末尾,把处理机分配给新到的高优先权进程。