3.3进程调度
3.3.1进程调度的任务、机制和方式
1.进程调度任务
- 任务：分派CPU
- 主要过程：
- 1、保存处理机的现场信息
- 2、按某种算法选取进程
- 3、把处理器分配给新进程
2、进程调度机制
3、进程调度的方式
（1）非抢占方式
可能引发进程调度的因素可归结为：
- 1、正在执行的进程，因发生某事件而使其无法再继续运行
- 2、正在执行的进程，因提出I/O请求而暂停执行
- 3、在进程通信或同步过程中，执行了某种原语操作，如BLock原语。
- 优点：实现简单、系统开销小、适用于大多数的批处理系统。
- 缺点：及时性差。
（2）抢占方式
- 抢占必须遵守的原则
- 1、优先权原则：允许优先级高的新进程，抢占当前进程的处理机；
- 2、短进程优先原则：新到的短进程，可以抢占当前长进程的处理机；
- 3、时间片原则：正在执行的进程的一个时间片用完后，便停止该进程的执行而重新进行调度。
3.3.2轮转调度算法（RR算法）
1、轮转调度算法的基本原理
- 系统将所有的就绪进程按FCFS策略，排成一个就绪队列。
- 系统每隔一定时间，便产生一次中断，去激活进程调度程序进行调度，把CPU分配给队首进程。
- 一个时间片后，又把处理机分配给就绪队列中新的队首进程。
2、进程切换时机
- 进程运行结束
- 时间片到
- 运行进程阻塞
3、时间片大小的确定
- 时间片太小，意味着会频繁地执行进程调度，实施进程上下文切换，这无疑会增加系统开销。
- 时间片太长、RR算法便退化为FCFS算法，无法满足短作业和交互式用户的需求
- 一个较为可取的时间片大小，略大于一次典型的交互所需的时间，使大多数交互式进程，能在一个时间片内完成，从而可以获得很小的响应时间。
时间片大小对响应时间的影响
4、RR算法优缺点
- 算法主要针对分时系统
- 对用户的响应及时、快速
- 时间片片的长度确定比较困难
- 进程切换开销比较大
3.3.3优先级调度算法
把处理机分配给就绪队列中优先级最高的进程。
1、优先级调度算法的类型
- （1）非抢占式优先级调度算法
- （2）抢占式优先级调度算法
2、优先级的类型
静态优先级
- 优先级通过一个整数来表示。
- 依据：进程类型、进程对资源的需求、用户要求。
动态优先级
- 是指在进程创建之初，先赋予一个优先级。
- 然后其值随进程的推进，或等待时间增加而改变，以便获得更好的性能。
3.3.4多级反馈队列调度算法
★算法思想
- 将就绪队列分为N级，每个队列不同的时间片；
- 队列级别越高，时间片越短，级别越低，时间片越长；
- 最后一级采用时间片轮转，其他队列采用先进先出；
- 系统从第一级调度，当第一级为空时，系统转向第二个队列，…当运行进程用完一个时间片，放弃CPU时，进入下一级队列；
- 等待进程被唤醒时，进入原来的就绪队列；
- 当进程第一次就绪时，进入第一级队列。
★算法要点
- 系统中设置多个就绪队列；
- 每个就绪队列分配给不同时间片，优先级高的为第一级队列，时间片最小，随着队列级别的降低，时间片加大；
- 各个队列按照先进先出调度算法；
- 一个新进程就绪后进入第一级队列；
- 进程由于等待而放弃CPU后，进入等待队列，一旦等待的事件发生，则回到原来的就绪队列；
- 当有一个优先级更高的进程就绪时，可以抢占CPU，被抢占进程回到原来一级就绪队列末尾；
- 当第一级队列空时，就去调度第二级队列，如此类推；
- 当时间片到后，进程放弃CPU，回到下一级队列。
★算法的性能
- ⑴终端型用户：由于终端型用户提交的作业多属于交互型作业，通常较小，系统只要能使这些作业在第一队列规定的时间片内完成，便可使终端型用户感到满意。
- ⑵短批处理作业用户：如果可在第一队列中执行完成，便获得与终端型作业一样的响应时间。对于稍长的短作业，也只需在第二和第三队列各执行一时间片完成，其周转时间仍然较短。
- ⑶长批处理作业用户：将依次在第1，2，…，n个队列中运行，然后再按轮转方式运行，用户不必担心其作业长期得不到处理。
3.3.5基于公平原则的调度算法
1.保证调度算法
保证调度算法向用户所做出的是明确的性能保证。
2.公平分享调度算法
在该调度算法中，调度的公平性主要是针对用户，使所有用户能获得相同的处理机时间，或所要求的时间比例。
然而调度又是以进程为基本单位。为此，必须考虑到每一个用户所拥有的进程数目。
几种常用调用算法的比较
