【操作系统概念】 第5章：进程调度

0.前言

CPU调度是多道程序操作系统的基础。通过在进程间切换CPU，操作系统可以使得计算机更加高效。
本章目标：

1. 引入CPU调度，这是多道程序操作系统的基础
2. 描述各种CPU调度算法
3. 讨论为特定系统选择CPU调度算法的评估标准
4. 分析多个操作系统的调度算法

5.1 基本概念

多道程序操作系统的基础。通过在进程之间切换CPU，操作系统可以提高计算机的吞吐率。
对于单处理器系统，每次只允许一个进程运行：任何其他进程必须等待，直到CPU空闲能被调度为止。

5.1.1 CPU-I/O 区间周期

CPU的成功调度依赖于进程的如下属性：
进程执行由CPU执行周期和I/O等待周期组成。进程在这两个状态之间切换(CPU burst—I/O bust)。

进程执行从CPU区间（CPU burst）开始，在这之后是I/O区间（I/O burst）。接着另外一个CPU区间，然后是另外一个I/O区间，如此进行下去，最终，最后的CPU区间通过系统请求中止执行。

经过大量CPU区间的长度的测试。发现具有大量短CPU区间和少量长CPU区间。I/O约束程序通常具有很多短CPU区间。CPU约束程序可能有少量的长CPU区间。这种分布有助于选择合适的CPU调度算法。

5.1.2 CPU程序调度

每当CPU空闲时，操作系统就必须从就绪队列中选择一个进程来执行。进程选择由短期调度程序（short-term scheduler）或CPU调度程序执行。调度程序从内存中选择一个能够执行的进程，并为之分配CPU。

就绪队列不必是先进先出（FIFO）队列，也可为优先队列、树或简单的无序链表。不过队列中所有的进程都要排队以等待在CPU上运行。队列中的记录通常为进程控制块（PCB）。

5.1.3 抢占调度

CPU调度决策可在如下4种情况环境下发生：

1. 当一个进程从运行切换到等待状态（如：I/O请求，或者调用wait等待一个子进程的终止）
2. 当一个进程从运行状态切换到就绪状态（如：出现中断）
3. 当一个进程从等待状态切换到就绪状态（如：I/O完成）
4. 当一个进程终止时

对于第1和4两种情况，没有选择而只有调度。一个新进程（如果就绪队列中已有一个进程存在）必须被选择执行。
对于第２和第３两种情况，可以进行选择。

当调度只能发生在第1和4两种情况下时，称调度是非抢占的（n