操作系统概念 --- 读书笔记第5章：CPU调度

太过爱你忘了你带给我的痛 2022-05-31 09:15 186阅读 0赞

5.1 CPU调度基本概念  
5.1.1 抢占调度 && 非抢占调度

当CPU空闲的时候，操作系统就要从就绪队列中选择一个进程去执行，其实就是选择PCB，这个是由短期调度程序来调度完成的。

CPU的调度可能发生在下面4中情况

1.  当一个进程有运行状态切换到等待状态（比如IO请求）；
2.  当一个进程有运行状态切换到就绪状态（比如终端）；
3.  当一个进程有等待状态切换到就绪状态（比如IO完成）；
4.  当一个进程终止。
    
    对于第1和第4种情况，必须选择调度，这个叫做**非抢占调度**，对于第2和第3则可以做选择，这个叫做**抢占调度**。 采用非抢占调度是指一旦CPU分配给一个进程，那么该进程会一直使用CPU知道进程终止或者切换到等待状态，这个就是非抢占，否者就是抢占。

5.2 调度准则

为了评价一个调度规则的优劣，有如下几个方面需要考虑：

*  **CPU使用率**：就是需要CPU尽量的繁忙
 *  **吞吐量**：CPU在规定时间的任务处理量
 *  **周转时间**：一个进程从提交到完成的时间总和
 *  **等待时间**：一个进程在就绪队列的时间总和
 *  **响应时间**：一个进程从提交请求到产生第一相应的时间

我们评估一个调度算法就是从上述几个方面考虑的。

5.3 调度算法

CPU的调度处理是指从就绪队列中选择进程并分配CPU去执行，有很多不同的调度算法，如下：

5.3.1 先到先服务First Come First Serve FCFS算法

就是按照到来的时间一次分配CPU，这个情况下平均等待时间往往不是最优的，FCFS属于**非抢占的调度算法**。肯可能出现所有其他的较短的进程都在等待一个周期较长的进程执行结束，这个叫做**护航效果**。

5.3.2 最短作业优先调度 Shortest Job First SJF算法

就是选择按照周期由短到长的顺序去分配进程执行，这个可以被证明平均等待时间是最短的，不过这个问题的难点在于如何评估计算下一个进程的周期长度。

因为无法准确预测下一个CPU区间长度，所以SJF算法经常用于长期调度，为了可以在短期调度中使用，特别提出了一个近似SJF算法，采用一个数学函数来模拟预测CPU区间长度。

SJF可以是抢占调度也可以非抢占调度，对于非抢占很简单，这里就不说了。对于抢占调度，其实就是最短剩余时间优先调度Shorest Remaining Time First Scheduling ，就是每当来一个进程评估当前最短的剩余的CPU区间，选择最短的进程抢占CPU。