调度算法详解

た入场券 2023-10-05 13:43 29阅读 0赞

#### 调度算法详解 ####

*  适合早期批处理系统的算法
 *   *  先来先服务(FCFS, First Come First Serve)
     *  短作业优先( SJF, Shortest Job First）
     *  高响应比优先(HRRN ，Highest Response Ratio Next)
 *  适用于交互式系统的算法
 *   *  时间片轮转(RR, Round- Robin)
     *  优先级调度算法
     *  多级反馈队列调度算法
 *  总结

**补充知识：进程与作业的区别  
区别：进程是一个程序在一个数据集上的一次执行，而作业是用户提交给系统的一个任务。  
关系：一个作业通常包括几个进程，几个进程共同完成一个任务，即作业。  
.  
用户提交作业以后，当作业被调度，系统会为作业创建进程，一个进程无法完成时，系统会为这个进程创建子进程。**

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzIxMDQwNTU5_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center]

## 适合早期批处理系统的算法 ##

### 先来先服务(FCFS, First Come First Serve) ###

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzIxMDQwNTU5_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 1]

**例题：**  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzIxMDQwNTU5_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 2]

### 短作业优先( SJF, Shortest Job First） ###

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzIxMDQwNTU5_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 3]

**例题：**  
①  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzIxMDQwNTU5_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 4]  
②  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzIxMDQwNTU5_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 5]  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzIxMDQwNTU5_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 6]

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**注意几个小细节:**  
1、如果题目中未特别说明,所提到的“短作业/进程优先算法”默认是**非抢占**式的

2、很多书上都会说“SJF调度算法的平均等待时间、平均周转时间最少”。严格来说,这个表述是错误的,不严谨的。  
之前的例子表明,最短剩余时间优先算法得到的平均等待时间、平均周转时间还要更少。  
应该加上一个条件“**在所有进程同时可运行时**,采用SJF调度算法的平均等待时间、平均周转时间最少；  
或者说“**在所有进程都几乎同时到达时**,采用SJF调度算法的平均等待时间、平均周转时间最少”

如果不加上述前提条件,则应该说“**抢占式**的短作业/进程优先调度算法(最短剩余时间优先,SRNT算法)的平均等待时间、平均周转时间最少”

3、虽然严格来说,SJF的平均等待时间、平均周转时间并不一定最少,但相比于其他算法(如FCFS，SJF依然可以获得较少的平均等待时间、平均周转时间）

4、如果选择题中遇到“SJF算法的平均等待时间、平均周转时间最少”的选项,那最好判断其他选项是不是有很明显的错误,如果没有更合适的选项,那也应该选择该选项

### 高响应比优先(HRRN ，Highest Response Ratio Next) ###

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzIxMDQwNTU5_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 7]  
**例题：**  
![例题][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzIxMDQwNTU5_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 8]

## 适用于交互式系统的算法 ##

### 时间片轮转(RR, Round- Robin) ###

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzIxMDQwNTU5_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 9]  
**例题**

①![例题1部分1][1_1]

![例题1部分2][1_2]

![例题1部分3][1_3]

②  
![例题2][2]

### 优先级调度算法 ###

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzIxMDQwNTU5_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 10]  
**补充：**  
![补充知识部分][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzIxMDQwNTU5_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 11]

**例题:**

![非抢占式][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzIxMDQwNTU5_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 12]

![抢占式][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzIxMDQwNTU5_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 13]

### 多级反馈队列调度算法 ###

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzIxMDQwNTU5_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 14]

**例题：**  
![例题][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzIxMDQwNTU5_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 15]

## 总结 ##

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzIxMDQwNTU5_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 16]

> 注:这几种算法主要关心对用户的公平性、平均周转时间、平均等待时间等评价系统整体性能的指标,但是不关心“响应时间”,也并不区分任务的紧急程度,因此对于用户来说,**交互性很糟糕**。因此这三种算法一般**适合用于早期的批处理系统**,当然,FCFS算法也常结合其他的算法使用,在现在也扮演着很重要的角色。

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzIxMDQwNTU5_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 17]

> 注:比起早期的批处理操作系统来说,由于计算机造价大幅降低,因此之后出现的交互式操作系统(包括分时操作系统、实时操作系统等)更注重系统的响应时间、公平性、平衡性等指标。而这几种算法恰好也能较好地满足交互式系统的需求。因此这三种算法**适合用于交互式系统**。(比如UNX使用的就是多级反馈队列调度算法)

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[1_2]: https://img-blog.csdnimg.cn/20201116110644687.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzIxMDQwNTU5,size_16,color_FFFFFF,t_70#pic_center
[1_3]: https://img-blog.csdnimg.cn/2020111611073188.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzIxMDQwNTU5,size_16,color_FFFFFF,t_70#pic_center
[2]: https://img-blog.csdnimg.cn/20201116110829264.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzIxMDQwNTU5,size_16,color_FFFFFF,t_70#pic_center
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