操作系统总结：进程调度算法

衡量调度算法的性能

周转时间：周转时间是指作业从提交到作业完成所经历的时间。
周转时间： Ti= tci – tsi
tsi：表示作业i的提交时间
tci：表示作业i的完成时间

平均周转时间:
$T = \sum T_i * \frac{1}{n} (T_i为周转时间)$
带权周转时间: W=T/R
T：周转时间
R：CPU运行时间
平均带权周转时间:

先来先服务法(FCFS: First-Come First-Served)

思想：每次从就绪队列中选择一个最先进入该队列的进程，把CPU分给它，令其运行。该进程一直运行下去，直至完成或由于某些原因而阻塞，才放弃CPU。。

该算法属于非抢占式。

优点：

简单，易于理解，容易实现。
有利于长作业（进程）,有利于CPU繁忙型作业（进程）。

缺点：

不利于短作业（进程），不利于I/O繁忙型作业（进程）。
效率较低。

适用于作业调度、进程调度。通常与其他算法结合起来使用

短作业优先法(SJF: Shortest-Job-First)

思想：当调度机分配CPU时，选择所需处理时间最短的进程。短进程将越过长进程，跳到队列头。一个进程一旦分得处理机，便执行下去，直到该进程完成或阻塞时，才释放处理机。

该算法属于非抢占式，这是对 FCFS 算法改进，其目标是减少平均周转时间。

优点：
对于一组给定的作业，SJF算法能给出较小的平均等待时间，提高了系统的吞吐量。
缺点：

实现上有困难，需要知道或至少需要估计每个作业/进程所需要的处理时间。
对长作业（进程）不利。
不能保证及时处理紧迫作业（进程）。

作业调度用的多，进程调度用的少。

高响应比优先法（Highest Response Ratio First）

思想：为每个作业计算一个响应比：

在调度作业时，挑选响应比最高的作业运行。若作业等待时间相同，则要求服务的时间越短，其响应比越高，有利于短作业。当要求服务时间相同时，作业的响应比由其等待时间决定，等待时间越长，响应比越高，因而它实现的是先来先服务。

非抢占式算法：

优点
是对FCFS和SJF调度算法的综合平衡，同时考虑每个作业的等待时间和估计需要的运行时间。

缺点**
调度前需要计算作业的响应比，增加系统开销。

主要用于作业调度。

优先级法(PS：Priority Scheduling)

思想：优先级调度算法是从就绪队列中选出优先级最高的进程，让它在CPU上运行。

确定优先级的方式有两种：静态方式和动态方式。

静态方式：在创建进程的时候就确定下来了。
动态方式：随着进程的推进而不断改变。

该算法也有两种处理优先级高的方法：非抢占式和抢占式。

非抢占式：当就绪队列中出现优先级高的进程，运行完当前进程再选择优先级高的进程。
抢占式：当就绪队列中出现优先级高的进程，当前进程挂起，调度优先级高的进程运行。

用于作业调度或进程调度

最短剩余时间优先法 (SRTF：Shortest Remaning Time First)

思想：当新进程进入就绪队列时，如果它需要的运行时间比当前运行的进程所需的剩余时间还短，则执行切换，当前运行进程被剥夺CPU的控制权，调度新进程运行。

该算法属于抢占式。

优点：

保证新的短作业一进入系统就能很快得到服务，平均等待时间短。

缺点：

为保存进程断点现场，统计进程剩余时间增加了系统开销。
不利于长作业。

作业调度用的少，进程调度用的多。

时间片轮转法（RR：Round Robin）

思想：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。
在一个时间片结束时，发生时钟中断。调度程序暂停当前进程的执行，将其送到就绪队列的末尾，并通过上下文切换执行当前的队首进程。

该算法属于抢占式算法：

时间片的选择由以下因素决定：

系统的响应时间
就绪队列中的进程数
系统的处理力

时间片大小通常为 10 ~ 100ms 之间

时间片长度的选择对于算法的影响：

时间片过长：该算法退化为 FCFS（先来先服务）算法，进程在一个时间片内执行完
时间片过短：一个进程需要多个时间片才能执行完，频繁的上下文切换次数增加。
最优的选择：选择单个时间片多数进程能够完成他们的运行工作，平均的周转时间会增加。

多级队列法（MQ：Multilevel Queue）

思想：调度算法把就绪队列划分成几个单独的队列，一般根据进程的某些特性，如占用内存大小、进程优先级和进程类型，永久性地把各个进程分别链入不同的队列中，每个队列都有自己的调度算法。比如前台进程队列可采用轮转法，后台进程队列可采用先来先服务法。

队列之间，采用固定优先级的抢占式调度。

多级反馈队列法（MFQ：Multilevel Feedback Queue）

思想：

① 系统中设置多个就绪队列，每个队列对应一个优先级；
② 各就绪队列中进程的运行时间片不同，高优先级队列的时间片小，低优先级队列的时间大；
③ 新进程进入系统后，先放入第1个队列的末尾，如果在时间片内工作未完成，则转入下一个队列尾，依此类推；
④ 系统先运行第1个队列中的进程,若第1队列为空,才运行第2队列，依次类推。