说明

实质是一种资源分配方法，因而调度算法是指：根据系统的资源分配策略所规定的资源分配算法

对于不同的系统和系统目标，通常采用不同的调度算法，例如，在批处理系统中，为了照顾为数众多的短作业，应采用短作业优先的调度算法．又如在分时系统中，为了保证系统具有合理的响应时间，应采用轮转法进行调度。

目前存在的多种调度算法中，有的算法适用于作业调度，有的算法适用于进程调度；但也有些调度算法既可用于作业调度，也可用于进程调度。

调度算法很少有绝对的好坏！

1，先来先服务调度算法（First-Come First-Served，FCFS）

概述

既可用于作业调度，也可用于进程调度。
用于作业调度：每次调度都是从后备作业队列中，选择一个或多个最先进入该队列的作业，将它们调入内存，为它们分配资源、创建进程，然后放入就绪队列。
用于进程调度：则每次调度是从就绪队列中，选择一个最先进入队列的进程，为之分配处理机，使之投入运行。

本质

仅考虑“到达时间”；

特点

实现简单；
貌似公平；
实际上，对短作业不公平。

2，短作业/短进程优先算法（Short Job/Process First，SJF/SPF）

概述

既可用于作业调度(SJF)，也可用于进程调度(SPF)
用于作业调度：每次调度都是从后备作业队列中，选择一个要求服务时间（执行时间）最短的作业，将它们调入内存，为它们分配资源、创建进程，然后放入就绪队列。
用于进程调度：则每次调度是从就绪队列中，选择一个执行时间最短的进程，为之分配处理机，使之投入运行；
实际应用表明，SJF的性能要优于FCFS调度算法的；

本质

仅考虑“执行时间”；

特点

实现困难：估算执行时间很难；
有利于短作业
对长作业不公平。

3，高优先权优先调度算法（FPF或Priority-Scheduling Algorithm，PSA）

概述

既可用于作业调度，也可用于进程调度。
用于作业调度时：系统将从后备队列中选择若干个优先权最高的作业，装入内存。
用于进程调度时：该算法是把处理机分配给就绪队列中优先权最高的进程。分为非抢占式优先权算法和抢占式优先权调度算法。

说明

对于FCFS算法，作业的等待时间就是作业的优先级，等待时间越长，其优先级越高。
对于SJF算法，作业的长短就是作业的优先级，作业所需运行的时间越短，其优先级越高。
但上述两种优先级都不能反映作业的紧迫程度。
而在优先级调度算法中，则是基于作业的紧迫程度，由外部赋予作业相应的优先级，调度算法是根据该优先级进行调度的。这样就可以保证紧迫性作业优先运行。

优先权：算法的核心

反映作业/进程执行时的迫切程度，是对调度所考虑的实际因素的算法抽象。
通常用1个整型数来表示。

进程的优先权

抢占式优先权（进程调度）：高优先权进程到达时，立刻停止低优先权进程的执行，让高优先权进程执行。
非抢占式优先权（进程调度）：高优先权作业进程到达时，须等待低优先权进程执行完毕或主动释放CPU。

优先权的确定

静态优先权：进程创建时确定（根据进程类型、资源需求和用户要求等），直到进程执行结束，保持不变。
动态优先权：进程创建时确定（根据进程类型、资源需求和用户要求等）初始优先权，在进程执行过程中，可以发生变化。

4，高响应比优先调度算法（Highest Response Ratio Next，HRRN）

概述

用于作业调度。
系统将从后备队列中选择若干个响应比(优先权)最高的作业，装入内存，投入运行。
核心：对等待作业以一定速率a提高其优先权。

说明

由于等待时间与服务时间之和就是系统对该作业的响应时间，故该优先级又相当于响应比Rp。据此，优先又可表示为:

特点

如果作业的等待时间相同，则要求服务的时间愈短，其优先权愈高，因而该算法有利于短作业。
当要求服务的时间相同时，作业的优先权决定于其等待时间，等待时间愈长，其优先权愈高，因而它实现的是先来先服务。
对于长作业，作业的优先级可以随等待时间的增加而提高，当其等待时间足够长时，其优先级便可升到很高，从而获得处理机。
既照顾了短作业，又考虑了作业到达的先后次序，不会使长作业长期得不到服务。因此，该算法实现了一种较好的折衷。
须做响应比计算，会增加系统开销

5，基于时间片的轮转（Round Robin，RR）调度算法

概述

用于作业调度或进程调度。
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。
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。
保证响应时间：就绪队列中的所有进程，在给定时间内，均能获得一个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。
时间片的大小从几毫秒到几百毫秒。

时间片选择

固定时间片。
可变时间片。

时间片大小选择

不可太大：影响最大响应时间（等待时间+要求服务时间）：T=nq；其中，n为进程数量，q为时间片大小。
不可太小：调度开销，增加周转时间；

6，多队列调度算法

将系统中的进程就绪队列从一一个拆分为若干个；
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。

7，多级反馈队列调度算法

概述

设置多个就绪队列，为各队列赋予不同的优先级。第1个队列的优先级最高，其余队列优先权逐个降低。
赋予各个队列中进程执行时间片的大小各不相同：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。
仅当第1队列空闲时，调度程序才调度第2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（正在运行进程被放回原所在队列末尾）。

算法概述

对新创建进程，首先将它放入第1队列末尾，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，则结束; 如果未完成，调度程序便将该进程转入第2队列的末尾，再同样按FCFS原则等待调度执行；
如果它在第2队列中运行1个时间片后仍未完成，再依次将它放入第3队列…。如此下去，当1个长作业（进程）从第1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。

特点

避免了事先计算各种进程所需的执行时间。
具有较好的性能，能较好地满足各种类型用户需要：

终端型作业用户：终端型作业大多属于交互型作业，作业通常较小，系统只要能使这些作业（进程）在第一队列所规定的时间片内完成，便可使终端型作业用户都感到满意。
短批处理作业用户：对于很短的批处理型作业，开始时像终端型作业一样，如果仅在第一队列中执行一个时间片即可完成，便可获得与终端型作业一样的响应时间。对于稍长的作业，通常也只需在第二队列和第三队列各执行一个时间片即可完成，其周转时间仍然较短。
长批处理作业用户：对于长作业，它将依次在第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。

操作系统_调度算法

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