c调度算法

‘壹’ 常见的调度算法总结

一、FCFS——先来先服务和短作业（进程）优先调度算法

1. 先来先服务调度算法。

先来先服务（FCFS）调度算法是一种最简单的调度算法，该算法既可用于作业调度， 也可用于进程调度。FCFS算法比较有利于长作业（进程），而不利于短作业（进程）。由此可知，本算法适合于CPU繁忙型作业， 而不利于I/O繁忙型的作业（进程）。

2. 短作业（进程）优先调度算法。

短作业（进程）优先调度算法（SJ/PF）是指对短作业或短进程优先调度的算法，该算法既可用于作业调度， 也可用于进程调度。但其对长作业不利；不能保证紧迫性作业（进程）被及时处理；作业的长短只是被估算出来的。

二、FPF高优先权优先调度算法

1. 优先权调度算法的类型。

为了照顾紧迫性作业，使之进入系统后便获得优先处理，引入了最高优先权优先（FPF）调度算法。 此算法常被用在批处理系统中，作为作业调度算法，也作为多种操作系统中的进程调度，还可以用于实时系统中。当其用于作业调度， 将后备队列中若干个优先权最高的作业装入内存。当其用于进程调度时，把处理机分配给就绪队列中优先权最高的进程，此时， 又可以进一步把该算法分成以下两种：

1)非抢占式优先权算法

2)抢占式优先权调度算法（高性能计算机操作系统）

2. 优先权类型 。

对于最高优先权优先调度算法，其核心在于：它是使用静态优先权还是动态优先权， 以及如何确定进程的优先权。

3.动态优先权

高响应比优先调度算法为了弥补短作业优先算法的不足，我们引入动态优先权，使作业的优先等级随着等待时间的增加而以速率a提高。 该优先权变化规律可描述为：优先权=（等待时间+要求服务时间）/要求服务时间；即 =（响应时间）/要求服务时间

三、基于时间片的轮转调度算法

1.时间片轮转法。

时间片轮转法一般用于进程调度，每次调度，把CPU分配队首进程，并令其执行一个时间片。 当执行的时间片用完时，由一个记时器发出一个时钟中断请求，该进程被停止，并被送往就绪队列末尾；依次循环。

2. 多级反馈队列调度算法

多级反馈队列调度算法多级反馈队列调度算法，不必事先知道各种进程所需要执行的时间，它是目前被公认的一种较好的进程调度算法。 其实施过程如下：

1) 设置多个就绪队列，并为各个队列赋予不同的优先级。在优先权越高的队列中， 为每个进程所规定的执行时间片就越小。

2) 当一个新进程进入内存后，首先放入第一队列的末尾，按FCFS原则排队等候调度。 如果他能在一个时间片中完成，便可撤离；如果未完成，就转入第二队列的末尾，在同样等待调度…… 如此下去，当一个长作业（进程）从第一队列依次将到第n队列（最后队列）后，便按第n队列时间片轮转运行。

3) 仅当第一队列空闲时，调度程序才调度第二队列中的进程运行；

仅当第1到第（ i-1 ）队列空时， 才会调度第i队列中的进程运行，并执行相应的时间片轮转。

4) 如果处理机正在处理第i队列中某进程，又有新进程进入优先权较高的队列， 则此新队列抢占正在运行的处理机，并把正在运行的进程放在第i队列的队尾。

‘贰’ 操作系统的进程调度算法[总结]

操作系统的进程调度算法直接关系到用户的使用体验。

如果把用户的体验时间，引入到计算机里面，我们引入以下几个概念。

周转时间，指作业从提交系统开始，直到作业完成为止的时间间隔。包括：

是指作业周转时间与作业实际运行服务时间的比值。
平均周转时间和平均带权周转时间是衡量批处理系统调度算法的重要准则。

先来先服务调度算法（First Come First Served, FCFS）是最简单的调度算法，可以用于作业调度和进程调度。
按照作业进入系统后备作业队列的先后次序来挑选作业，加入就绪队列，等待执行。

FCFS是非抢占式的，易于实现，效率不高，性能不好.
有利于长作业（CPU繁忙性）而不利于短作业（I/O繁忙性）。

服务时间：作业需要运行的时间
完成时间 = 开始时间 + 服务时间
等待时间 = 开始时间 - 提交时间
周转时间 = 完成时间 - 提交时间
带权周转时间 = 周转时间 / 服务时间
响应比 = （等待时间 + 服务时间） / 服务时间 = 等待时间/服务时间 + 1

该算法每次从后备作业队列中挑选估计服务时间最短的一个或几个作业，
将他们调入内存，分配必要的资源，创建进程并放入就绪队列。
在进程调度中的原理类似。

SJF是非抢占式的，优先照顾短作业，具有很好的性能，降低平均等待时间，提高吞吐量。
但是不利于长作业，长作业可能一直处于等待状态，出现饥饿现象；
完全未考虑作业的优先紧迫程度，不能用于实时系统。

高响应比优先调度算法（Highest Reponse Ratio First, HRRF）是非抢占式的，主要用于作业调度。
基本思想：每次进行作业调度时，先计算后备作业队列中每个作业的响应比，挑选最高的作业投入系统运行。
响应比 = （等待时间 + 服务时间） / 服务时间 = 等待时间 / 服务时间 + 1

由响应比分析可知，该算法介于FCFS和SJF之间，但是每次需要计算每个作业的响应比，增加系统开销。

‘叁’ 什么是进程调度常用的进程调度算法有哪些

无论是在批处理系统还是分时系统中，用户进程数一般都多于处理机数、这将导致它们互相争夺处理机。另外，系统进程也同样需要使用处理机。这就要求进程调度程序按一定的策略，动态地把处理机分配给处于就绪队列中的某一个进程，以使之执行。就是调度。
有先来先服务调度算法、优先数调度算法、时间片轮转算法、分级调度算法 、最短作业时间优先（抢占式和非抢占式）、最高响应比调度算法，乐透调度等。

‘肆’ 进程调度算法

算法原理： 就是谁先来谁就先执行

算法优点 ：易于理解且实现简单，只需要一个队列，公平
算法缺点 ：有利于长进程，不利于短进程，有利于CPU 繁忙的进程，不利于I/O 繁忙的进程

算法原理： 对预计执行时间短的进程优先执行。
算法优点 ：相比FCFS 算法，该算法可改善平均周转时间和平均带权周转时间，缩短进程的等待时间，提高系统的吞吐量。
算法缺点： 对长进程不利，可能长时间得不到执行产生饥饿，不能判断执行的优先级。

算法原理： 同时考虑每个作业的等待时间长短和估计需要的执行时间长短，从中选出响应比最高的作业投入执行。响应比R定义： R =(W+T)/T = 1+W/T
T为该作业估计需要的执行时间，W为作业在后备状态队列中的等待时间。执行之前系统计算每个作业的响应比，选择其中R最大者执行。这种算法是介于前面两种之间的一种折中算法。
算法优点： 长作业也有机会投入运行，避免了饥饿。
算法缺点： 每次调度前要计算响应比，增加系统开销。

算法原理： 设置一个时间片，每个进程轮流使用时间片，若一个时间片内进程还没结束，也会被其他的进程抢占时间片而退出执行，进入等待队列。
算法优点： 简单易行、平均响应时间短。
算法缺点： 不利于处理紧急作业。时间片的大小的设置对系统性能的影响很大，因此时间片的大小应选择恰当

算法原理： 根据优先级的来判断执行哪个进程。可以分为静态优先级和动态优先级，即优先级可以根据情况改变。比如如果一个进程等了很久，我们就可以把他的优先级适当的提高。

算法优点 ：可以优先处理紧急事件，适用于实时操作系统。

算法缺点 ：可能导致那些优先级低的进程饥饿。

UNIX操作系统采取的便是这种调度算法。
算法原理 ：

实现先说明执行队列优先级Q1>Q2>Q3.......>Qn，分配的时间片Qn>Qn-1>...Q1.

进程在进入待调度的队列等待时，首先进入优先级最高的队列Q1等待。若在Q1队列里面还没执行完，则下放到Q2里面，等Q1里面的进程都执行完了之后再执行Q2。以此类推。
若在低优先级的队列中的进程在运行时，又有新到达的作业，那么在运行完这个时间片后，CPU马上分配给新到达的作业（抢占式）。
在多级反馈队列调度算法中，规定第一个队列的时间片略大于多数人机交互所需之处理时间时，能够较好的满足各种类型用户的需要。

‘伍’ 什么是调度算法

调度算法

通常将作业或进程归入各种就绪或阻塞队列。有的算法适用于作业调度，有的算法适用于进程调度，有的两者都适应。

1．先来先服务(FCFS, First Come First Serve)

先来先服务（FCFS, First Come First Serve）是最简单的调度算法，按先后顺序进行调度。

1. FCFS算法

按照作业提交或进程变为就绪状态的先后次序，分派CPU；

当前作业或进程占用CPU，直到执行完或阻塞，才出让CPU（非抢占方式）。

在作业或进程唤醒后（如I/O完成），并不立即恢复执行，通常等到当前作业或进程出让CPU。最简单的算法。

2. FCFS的特点

比较有利于长作业，而不利于短作业。

有利于CPU繁忙的作业，而不利于I/O繁忙的作业。

2. 轮转法(Round Robin)

轮转法(Round Robin)是让每个进程在就绪队列中的等待时间与享受服务的时间成正比例。

1. 轮转法

Ø 将系统中所有的就绪进程按照FCFS原则，排成一个队列。

Ø 每次调度时将CPU分派给队首进程，让其执行一个时间片。时间片的长度从几个ms到几百ms。

Ø 在一个时间片结束时，发生时钟中断。

Ø 调度程序据此暂停当前进程的执行，将其送到就绪队列的末尾，并通过上下文切换执行当前的队首进程。

Ø 进程可以未使用完一个时间片，就出让CPU（如阻塞）。

Ø

2. 时间片长度的确定

Ø 时间片长度变化的影响

² 过长－>退化为FCFS算法，进程在一个时间片内都执行完，响应时间长。

² 过短－>用户的一次请求需要多个时间片才能处理完，上下文切换次数增加，响应时间长。

Ø 对响应时间的要求：T(响应时间)=N(进程数目)*q(时间片)

Ø 就绪进程的数目：数目越多，时间片越小

Ø 系统的处理能力：应当使用户输入通常在一个时间片内能处理完，否则使响应时间，平均周转时间和平均带权周转时间延长。

3. 多级反馈队列算法(Round Robin with Multiple Feedback)

多级反馈队列算法时间片轮转算法和优先级算法的综合和发展。

优点：

² 为提高系统吞吐量和缩短平均周转时间而照顾短进程。

² 为获得较好的I/O设备利用率和缩短响应时间而照顾I/O型进程。

² 不必估计进程的执行时间，动态调节。

1. 多级反馈队列算法

² 设置多个就绪队列，分别赋予不同的优先级，如逐级降低，队列1的优先级最高。每个队列执行时间片的长度也不同，规定优先级越低则时间片越长，如逐级加倍。

² 新进程进入内存后，先投入队列1的末尾，按FCFS算法调度；若按队列1一个时间片未能执行完，则降低投入到队列2的末尾，同样按FCFS算法调度；如此下去，降低到最后的队列，则按“时间片轮转”算法调度直到完成。

² 仅当较高优先级的队列为空，才调度较低优先级的队列中的进程执行。如果进程执行时有新进程进入较高优先级的队列，则抢先执行新进程，并把被抢先的进程投入原队列的末尾。

²

2. 几点说明

² I/O型进程：让其进入最高优先级队列，以及时响应I/O交互。通常执行一个小时间片，要求可处理完一次I/O请求的数据，然后转入到阻塞队列。

² 计算型进程：每次都执行完时间片，进入更低级队列。最终采用最大时间片来执行，减少调度次数。

² I/O次数不多，而主要是CPU处理的进程。在I/O完成后，放回优先I/O请求时离开的队列，以免每次都回到最高优先级队列后再逐次下降。

² 为适应一个进程在不同时间段的运行特点，I/O完成时，提高优先级；时间片用完时，降低优先级。

‘陆’ 任务调度的算法

任务调度算法可分为——事件驱动调度算法：根据事件的先后以及任务的优先级安排任务的执行；时钟驱动调度算法：一般用于周期任务。
事件驱动调度 依赖外部硬件设备，通过产生中断方式为任务调度提供信号。分两种，集成事件驱动调度：中断的优先级与任务的优先级相对应，中断只有在其优先级高于正在执行的任务时才会被处理器响应。 非集成事件驱动调度：任务通过外部中断启动，中断优先级与相关任务优先级没有关系。

‘柒’ 作业调度的算法都有哪些

作业调度的算法有：算法有先来先服务、最短作业优先算法、最高响应比优先算法、基于优先数调度算法。

1、算法有先来先服务

最简单的调度算法，按作业的先后顺序进行调度，只考虑每个作业的等待时间而未考虑执行时间的长短。

2、最短作业优先算法

最短作业优先算法是对先来先服务算法的改进，其目标是减少平均周转时间。对预计执行时间短的作业优先分派处理机。通常后来的短作业不抢先正在执行的作业。 只考虑执行时间而未考虑等待时间的长短。

3、最高响应比优先算法

最高响应比优先算法是对先来先服务方式和最短作业优先算法方式的一种综合平衡。最高响应比优先法调度策略同时考虑每个作业的等待时间的长短和估计需要的执行时间长短，从中选出相应比最高的作业投入执行。

4、基于优先数调度算法

优先数调度算法常用于批处理系统中。在进程调度中，每次调度时，系统把处理机分配给就绪队列中优先数最高的进程。它又分为两种：非抢占式优先数算法和抢占式优先数算法。

(7)c调度算法扩展阅读：

作业调度是指按照时间周期(年、月、日、时、分、秒等)对作业进行分割，并根据业务需求、作业长度、存储管理及依赖性关系对作业的执行方式加以调度。主要任务是从作业后备队列中选择作业进入主存运行。作业调度的功能主要有以下几方面：

1、记录各作业在系统中的状态；

2、从后备队列中挑选一部分作业投入运行；

3、从被选中的作业做好执行前的准备工作；

4、在作业执行结束时，做善后处理工作。

进行作业调度有很多作业调度算法，这些作业调度算法要实现的目标是：

1、调度对所有作业都是公平合理的；

2、应使设备有较高的利用率（提供系统利用率）；

3、每次运行尽可能多的作业（提高系统吞吐量）；

4、较快的相应时间。

‘捌’ 单道批处理系统作业调度算法有哪几种

批处理系统常用调度算法：
①、先来先服务：FCFS
②、最短作业优先
③、最短剩余时间优先
④、响应比最高者优先
分时系统调度算法：
①、轮转调度
②、优先级调度
③、多级队列调度
④、彩票调度
实时系统调度算法：
①、单比率调度
②、限期调度
③、最少裕度法

‘玖’ 磁盘调度算法

  上文介绍了磁盘的结构，本文介绍磁盘的调度算法相关的内容。
   本文内容

   寻找时间（寻道时间） T _s ：在读/写数据前，需要将磁头移动到指定磁道所花费的时间。
  寻道时间分两步：

  则寻道时间 T _s = s + m * n。

  磁头移动到指定的磁道，但是不一定正好在所需要读/写的扇区，所以需要通过磁盘旋转使磁头定位到目标扇区。

   延迟时间T _R ：通过旋转磁盘，使磁头定位到目标扇区所需要的时间。设磁盘转速为r（单位：转/秒，或转/分），则 平均所需延迟时间T _R = (1/2)*(1/r) = 1/2r。

   传输时间T _R ：从磁盘读出或向磁盘中写入数据所经历的时间，假设磁盘转速为r，此次读/写的字节数为b，每个磁道上的字节数为N，则传输时间 T _R = (b/N) * (1/r) = b/(rN)。

  总的平均时间 T _a = T _s + 1/2r + b/(rN) ，由于延迟时间和传输时间都是与磁盘转速有关的，且是线性相关。而转速又是磁盘的固有属性，因此无法通过操作系统优化延迟时间和传输时间。所以只能优化寻找时间。

  算法思想： 根据进程请求访问磁盘的先后顺序进行调度。
  假设磁头的初始位置是100号磁道，有多个进程先后陆续地请求访问55、58、39、18、90、160、150、38、184号磁道。
  按照先来先服务算法规则，按照请求到达的顺序，磁头需要一次移动到55、58、39、18、90、160、150、38、184号磁道。

  磁头共移动了 45 + 3 + 19 + 21 + 72 + 70 + 10 + 112 + 146 = 498个磁道。响应一个请求平均需要移动498 / 9 = 55.3个磁道（平均寻找长度）。
  优点： 公平；如果请求访问的磁道比较集中的话，算法性能还算可以 。
  缺点： 如果大量进程竞争使用磁盘，请求访问的磁道很分散，FCFS在性能上很差，寻道时间长 。

  算法思想： 优先处理的磁道是与当前磁头最近的磁道。可以保证每次寻道时间最短，但是不能保证总的寻道时间最短 。（其实是贪心算法的思想，只是选择眼前最优，但是总体未必最优）。

  假设磁头的初始位置是100号磁道，有多个进程先后陆续地请求访问55、58、39、18、90、160、150、38、184号磁道。

  磁头总共移动了（100 -18）+ （184 -18） = 248个磁道。响应一个请求平均需要移动248 / 9 = 27.5个磁道（平均寻找长度）。
  缺点： 可能产生饥饿现象 。
  本例中，如果在处理18号磁道的访问请求时又来了一个38号磁道的访问请求，处理38号磁道的访问请求又来了一个18号磁道访问请求。如果有源源不断的18号、38号磁道访问请求，那么150、160、184号磁道请求的访问就永远得不到满足，从而产生饥饿现象。这里产生饥饿的原因是 磁头在一小块区域来回移动。

  SSTF算法会产生饥饿的原因在于：磁头有可能再一个小区域内来回得移动。为了防止这个问题，可以规定： 磁头只有移动到请求最外侧磁道或最内侧磁道才可以反向移动，如果在磁头移动的方向上已经没有请求，就可以立即改变磁头移动，不必移动到最内/外侧的磁道。 这就是扫描算法的思想。由于磁头移动的方式很像电梯，因此也叫 电梯算法 。

  假设某磁盘的磁道为0~200号，磁头的初始位置是100号磁道，且此时磁头正在往磁道号增大的方向移动，有多个进程先后陆续的访问55、58、39、18、90、160、150、38、184号磁道。

  磁头共移动了（184 - 100）+ （184 -18） = 250个磁道。响应一个请求平均需要移动 250 / 9 = 27.5个磁道（平均寻找长度）。

  优点： 性能较好，寻道时间较短，不会产生饥饿现象。
  缺点： SCAN算法对于各个位置磁道的响应频率不平均 。（假设此时磁头正在往右移动，且刚处理过90号磁道，那么下次处理90号磁道的请求就需要等待低头移动很长一段距离；而响应了184号磁道的请求之后，很快又可以再次响应184号磁道请求了。）

  SCAN算法对各个位置磁道的响应频率不平均，而C-SCAN算法就是为了解决这个问题。规定只有磁头朝某个特定方向移动时才处理磁道访问请求，而 返回时直接快速移动至最靠边缘的并且需要访问的磁道上而不处理任何请求。
  通俗理解就是SCAN算在改变磁头方向时不处理磁盘访问请求而是直接移动到另一端最靠边的磁盘访问请求的磁道上。

  假设某磁盘的磁道为0~200号，磁头的初始位置是100号磁道，且此时磁头正在往磁道号增大的方向移动，有多个进程先后陆续的访问55、58、39、18、90、160、150、38、184号磁道。

  磁头共移动了（184 -100）+ （184 - 18）+（90 - 18）=322个磁道。响应一个请求平均需要移动322 / 9 = 35.8个磁道（平均寻找长度）。

  优点： 相比于SCAN算法，对于各个位置磁道响应频率很平均。
  缺点： 相比于SCAN算法，平均寻道时间更长。

‘拾’ 进程调度的方式有哪两种试列举至少4种进程调度算法。

进程调度的方式有非剥夺方式和剥夺方式。
非剥夺方式：
分派程序一旦把处理机分配给某进程后便让它一直运行下去，直到进程完成或发生某事件而阻塞时，才把处理机分配给另一个进程。
剥夺方式：
当一个进程正在运行时，系统可以基于某种原则，剥夺已分配给它的处理机，将之分配给其它进程。剥夺原则有：优先权原则、短进程优先原则、时间片原则。
进程调度算法：
1、先进先出算法（FIFO）：
算法总是把处理机分配给最先进入就绪队列的进程，一个进程一旦分得处理机，便一直执行下去，直到该进程完成或阻塞时，才释放处理机。
举例：有三个进程P1、P2和P3先后进入就绪队列，它们的执行期分别是21、6和3个单位时间，对于P1、P2、P3的周转时间为21、27、30，平均周转时间为26。可见，FIFO算法服务质量不佳，容易引起作业用户不满，常作为一种辅助调度算法。
2、最短CPU运行期优先调度算法(SCBF--Shortest CPU Burst First)：
该算法从就绪队列中选出下一个“CPU执行期最短”的进程，为之分配处理机。
举例：在就绪队列中有四个进程P1、P2、P3和P4，它们的下一个执行进程调度期分别是16、12、4和3个单位时间，P1、P2、P3和P4的周转时间分别为35、19、7、3，平均周转时间为16。该算法虽可获得较好的调度性能，但难以准确地知道下一个CPU执行期，而只能根据每一个进程的执行历史来预测。
3、时间片轮转法：
前几种算法主要用于批处理系统中，不能作为分时系统中的主调度算法，在分时系统中，都采用时间片轮转法。简单轮转法：系统将所有就绪进程按FIFO规则排队，按一定的时间间隔把处理机分配给队列中的进程。这样，就绪队列中所有进程均可获得一个时间片的处理机而运行。
4、多级反馈队列：
多级队列方法：将系统中所有进程分成若干类，每类为一级。多级反馈队列方式是在系统中设置多个就绪队列，并赋予各队列以不同的优先权。