单处理器调度

小鱼儿 2022-04-25 05:16 183阅读 0赞

### 1.主要调度准则 ###

面向用户：

**周转时间**——指一个进程从提交到完成之间的时间间隔。

**响应时间**——对于一个交互进程来说，这是指从提交一个请求到开始接受响应之间的时间间隔。通常进程处理该请求的同时，就开始给用户一些输出。因此从用户的角度看，相对于周转时间这是一种更好的度量。

面向处理器：

**吞吐量**——调度策略应该试图使得每一个时间单位完成的进程数目达到最大。（注意这里的吞吐量与CPU吞吐量的含义不同）

**处理器利用率**——这是处理器忙的时间百分比。对于昂贵的系统来说这是一个重要的准则。在单用户系统和其他的一些系统中，该准则与其他准则相比显得不太重要。

还用一些不是面向性能的调度准则是：可预测性、公平性、强制优先级、平衡资源。

### 2.各类调度策略 ###

在选择调度策略的时候先要选择决策模式分为不可抢占和抢占策略，与不可抢占策略相比，抢占策略可能会导致较大的开销，但是可能会对所有进程提供较好的服务。

另外最为基本的策略就是优先级策略！！

#### 2.1先来先服务（FCFS） ####

先来先服务策略比较简单，开销小，但是有两个缺点:①对短进程不利，因为当短进程在长进程之后到达的话，那么短进程将等待很长一段时间，使得归一化等待时间（周转时间/服务时间）较大。②同理FCFS不利于I/O密集型进程，因为一般I/O密集型进程所需要的处理器时间较短（所以I/O密集型进程应该优先服务，这样才能更好地利用外设）。

#### 2.2轮转（抢占） ####

为了减少在FCFS策略下短作业的不利情况，一种简单的方法是采用基于时钟的抢占策略，在这类方法中，最简单的就是轮转算法。

对于轮转算法，最主要的设计问题是使用的时间片的长度。如果这个长度设计得比较短，则短作业会相对比较快地通过系统。另一方面，处理时钟中断、执行调度和分派函数都需要处理器开销。因此应避免使用过短的时间片。一个有用的思想是时间片最好略大于一次典型的交互需要的时间。如果小于这个时间，那么大多数进程都需要至少两个时间片。另外，当一个时间片比运行时间最长的进程还要长时，轮转算法退化成FCFS。

轮转算法的缺点是，对I/O密集型进程不利，由于同等对待I/O密集型进程和处理器密集型进程，处理器密集型进程会占用大部分处理器时间，从而导致I/O密集型进程性能降低、使用I/O设备低效、响应时间的变化大。

有一种改进的轮转算法，该算法使得就绪队列分为两个，一个是普通的就绪队列，一个是辅助就绪队列，在辅助就绪队列中存在的进程都是事件发生后解除阻塞的进程，在辅助队列中的进程优先于一般就绪队列中的进程执行。

#### 2.3最短进程优先（SPN）（非抢占） ####

减少FCFS固有的对长进程的偏向的另一种方法是最短进程优先。这个是一个非抢占的策略，其原则是下一次选择预计处理时间最短的进程。SPN有利于提高吞吐量。

SPN的风险在于只要持续不断地提供更短的进程，长进程可能饥饿。另外一方面，尽管SPN减少了对长作业的偏向，但是由于缺少抢占机制，它对分时系统或事务处理环境仍然不理想。

#### 2.4最短剩余时间（SRT）（抢占） ####

最短剩余时间是针对SPN增加了抢占机制的版本。不过SRT依然存在长进程可能饥饿的情况。

#### 2.5最高响应比优先（HRRN）（非抢占） ####

归一化周转时间也可以作为性能度量，考虑下面的表达式R=(w+s)/s，其中R为响应比w为等待处理器的时间，s为预计的服务时间。该策略为选择最大的R值的进程执行，R的最小值为1，即第一个进入的进程。这样在偏向短进程的同时，随着长进程等待的时间变长，R值增大，也可以获得处理的机会。

和SPN、SRT一样，使用最高响应比（Highest Response Ratio Next）策略需要估计服务时间。

#### 2.6反馈（抢占） ####

如果没有关于各个进程相对长度的任何信息则SPN、SRT和HRRN都不能使用。另一种导致偏向短作业的方法是处罚运行时间较长的作业，换句话说，如果不能获得剩余的时间那就关注已经执行了的时间。