說明

實質是一種資源分配方法，因而調度算法是指：根據系統的資源分配策略所規定的資源分配算法

對於不同的系統和系統目標，通常採用不同的調度算法，例如，在批處理系統中，爲了照顧爲數衆多的短作業，應採用短作業優先的調度算法．又如在分時系統中，爲了保證系統具有合理的響應時間，應採用輪轉法進行調度。

目前存在的多種調度算法中，有的算法適用於作業調度，有的算法適用於進程調度；但也有些調度算法既可用於作業調度，也可用於進程調度。

調度算法很少有絕對的好壞！

1，先來先服務調度算法（First-Come First-Served，FCFS）

概述

既可用於作業調度，也可用於進程調度。
用於作業調度：每次調度都是從後備作業隊列中，選擇一個或多個最先進入該隊列的作業，將它們調入內存，爲它們分配資源、創建進程，然後放入就緒隊列。
用於進程調度：則每次調度是從就緒隊列中，選擇一個最先進入隊列的進程，爲之分配處理機，使之投入運行。

本質

僅考慮“到達時間”；

特點

實現簡單；
貌似公平；
實際上，對短作業不公平。

2，短作業/短進程優先算法（Short Job/Process First，SJF/SPF）

概述

既可用於作業調度(SJF)，也可用於進程調度(SPF)
用於作業調度：每次調度都是從後備作業隊列中，選擇一個要求服務時間（執行時間）最短的作業，將它們調入內存，爲它們分配資源、創建進程，然後放入就緒隊列。
用於進程調度：則每次調度是從就緒隊列中，選擇一個執行時間最短的進程，爲之分配處理機，使之投入運行；
實際應用表明，SJF的性能要優於FCFS調度算法的；

本質

僅考慮“執行時間”；

特點

實現困難：估算執行時間很難；
有利於短作業
對長作業不公平。

3，高優先權優先調度算法（FPF或Priority-Scheduling Algorithm，PSA）

概述

既可用於作業調度，也可用於進程調度。
用於作業調度時：系統將從後備隊列中選擇若干個優先權最高的作業，裝入內存。
用於進程調度時：該算法是把處理機分配給就緒隊列中優先權最高的進程。分爲非搶佔式優先權算法和搶佔式優先權調度算法。

說明

對於FCFS算法，作業的等待時間就是作業的優先級，等待時間越長，其優先級越高。
對於SJF算法，作業的長短就是作業的優先級，作業所需運行的時間越短，其優先級越高。
但上述兩種優先級都不能反映作業的緊迫程度。
而在優先級調度算法中，則是基於作業的緊迫程度，由外部賦予作業相應的優先級，調度算法是根據該優先級進行調度的。這樣就可以保證緊迫性作業優先運行。

優先權：算法的核心

反映作業/進程執行時的迫切程度，是對調度所考慮的實際因素的算法抽象。
通常用1個整型數來表示。

進程的優先權

搶佔式優先權（進程調度）：高優先權進程到達時，立刻停止低優先權進程的執行，讓高優先權進程執行。
非搶佔式優先權（進程調度）：高優先權作業進程到達時，須等待低優先權進程執行完畢或主動釋放CPU。

優先權的確定

靜態優先權：進程創建時確定（根據進程類型、資源需求和用戶要求等），直到進程執行結束，保持不變。
動態優先權：進程創建時確定（根據進程類型、資源需求和用戶要求等）初始優先權，在進程執行過程中，可以發生變化。

4，高響應比優先調度算法（Highest Response Ratio Next，HRRN）

概述

用於作業調度。
系統將從後備隊列中選擇若干個響應比(優先權)最高的作業，裝入內存，投入運行。
核心：對等待作業以一定速率a提高其優先權。

說明

由於等待時間與服務時間之和就是系統對該作業的響應時間，故該優先級又相當於響應比Rp。據此，優先又可表示爲:

特點

如果作業的等待時間相同，則要求服務的時間愈短，其優先權愈高，因而該算法有利於短作業。
當要求服務的時間相同時，作業的優先權決定於其等待時間，等待時間愈長，其優先權愈高，因而它實現的是先來先服務。
對於長作業，作業的優先級可以隨等待時間的增加而提高，當其等待時間足夠長時，其優先級便可升到很高，從而獲得處理機。
既照顧了短作業，又考慮了作業到達的先後次序，不會使長作業長期得不到服務。因此，該算法實現了一種較好的折衷。
須做響應比計算，會增加系統開銷

5，基於時間片的輪轉（Round Robin，RR）調度算法

概述

用於作業調度或進程調度。
在早期的時間片輪轉法中，系統將所有的就緒進程按先來先服務的原則，排成一個隊列，每次調度時，把CPU分配給隊首進程，並令其執行一個時間片。
當執行的時間片用完時，由一個計時器發出時鐘中斷請求，調度程序便據此信號來停止該進程的執行，並將它送往就緒隊列的末尾；
然後，再把處理機分配給就緒隊列中新的隊首進程，同時也讓它執行一個時間片。
保證響應時間：就緒隊列中的所有進程，在給定時間內，均能獲得一個時間片的處理機執行時間。換言之，系統能在給定的時間內，響應所有用戶的請求。
時間片的大小從幾毫秒到幾百毫秒。

時間片選擇

固定時間片。
可變時間片。

時間片大小選擇

不可太大：影響最大響應時間（等待時間+要求服務時間）：T=nq；其中，n爲進程數量，q爲時間片大小。
不可太小：調度開銷，增加週轉時間；

6，多隊列調度算法

將系統中的進程就緒隊列從一一個拆分爲若干個；
將不同類型或性質的進程固定分配在不同的就緒隊列，不同的就緒隊列採用不同的調度算法；
一個就緒隊列中的進程可以設置不同的優先級，不同的就緒隊列本身也可以設置不同的優先級。

7，多級反饋隊列調度算法

概述

設置多個就緒隊列，爲各隊列賦予不同的優先級。第1個隊列的優先級最高，其餘隊列優先權逐個降低。
賦予各個隊列中進程執行時間片的大小各不相同：優先權愈高的隊列中，爲每個進程所規定的執行時間片就愈小。
僅當第1隊列空閒時，調度程序才調度第2隊列中的進程運行；僅當第1～(i-1)隊列均空時，纔會調度第i隊列中的進程運行。
如果處理機正在第i隊列中爲某進程服務時，又有新進程進入優先權較高的隊列(第1～(i-1)中的任何一個隊列)，則此時新進程將搶佔正在運行進程的處理機（正在運行進程被放回原所在隊列末尾）。

算法概述

對新創建進程，首先將它放入第1隊列末尾，按FCFS原則排隊等待調度。
當輪到該進程執行時，如它能在該時間片內完成，則結束; 如果未完成，調度程序便將該進程轉入第2隊列的末尾，再同樣按FCFS原則等待調度執行；
如果它在第2隊列中運行1個時間片後仍未完成，再依次將它放入第3隊列…。如此下去，當1個長作業（進程）從第1隊列依次降到第n隊列後，在第n隊列中便採取按時間片輪轉的方式運行。

特點

避免了事先計算各種進程所需的執行時間。
具有較好的性能，能較好地滿足各種類型用戶需要：

終端型作業用戶：終端型作業大多屬於交互型作業，作業通常較小，系統只要能使這些作業（進程）在第一隊列所規定的時間片內完成，便可使終端型作業用戶都感到滿意。
短批處理作業用戶：對於很短的批處理型作業，開始時像終端型作業一樣，如果僅在第一隊列中執行一個時間片即可完成，便可獲得與終端型作業一樣的響應時間。對於稍長的作業，通常也只需在第二隊列和第三隊列各執行一個時間片即可完成，其週轉時間仍然較短。
長批處理作業用戶：對於長作業，它將依次在第1, 2, …,n個隊列中運行，然後再按輪轉方式運行，用戶不必擔心其作業長期得不到處理。

操作系統_調度算法

說明