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。
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。当在作业调度中采用该算法时,
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。在进程调度中采用FCFS算法时,则每次调度是从就绪队列中选择一个最先进入该队列的进程,为之分配处理机,使之投入运行。
该进程一直运行到完成或发生某事件而阻塞后才放弃处理机。
来看一个例子,假设有三个进程和它们各自执行时间(以毫秒为单位)如下表:
那么如果三个进程按照P1, P2, P3的顺序启动的话,按照先到先服务的调度算法,执行过程如下:
平均等待时间就是(0 + 24 + 27) / 3 = 17毫秒。FCFS算法是非抢占式的,一旦内核将CPU分配给一个进程就不会被释放了,除非进程结束或者请求I/O阻塞。这也是我们之前学习的多任务系统的特点。
采取基于优先级调度算法要考虑进程饿死的问题,因为高优先级的进程总是会被优先调度,具有低优先级的进程可能永远都不会被内核调度执行。Aging是对于这个问题的一个解决方案,所谓Aging就是指逐渐提高系统中长时间等待的进程的优先级。比如如果优先级的范围从127到0(127表示最低优先级),那么我们可以每15分钟将等待进程的优先级加1。最终经过一段时间,即便是拥有最低优先级127的进程也会变成系统中最高优先级的进程,从而被执行。 优先级调度可以抢占式或者非抢占式的。当一个进程在Ready队列中时,内核将它的优先级与正在CPU上执行的进程的优先级进行比较。当发现这个新进程的优先级比正在执行的进程高时:对于抢占式内核,新进程会抢占CPU,之前正在执行的进程转入Ready队列;对于非抢占式内核,新进程只会被放置在Ready队列的头部,不会抢占正在执行的进程。
进程1首先执行了1毫秒,当执行时间更短的进程2进入Ready队列时发生抢占。进程3在进程2执行1毫秒后到来,但是进程3的执行时间比进程2长。同理进程4的到来也没法抢占进程2,所以进程2可以一直执行到结束。之后是执行时间第二短的进程4执行,最后是进程1(要看剩余执行时间,还剩7毫秒)和进程3。 SJF调度是最优的调度,但难点在于如何预测进程的执行时间(Burst Time)。对于批处理系统中的长期调度来说,可以将用户提交进程时输入的执行时间上限作为依据。但对于短期调度来说,没有办法能够提前得知下一个要被分配CPU的进程的执行时间长短。我们只能通过历史数据来进行预测,公式如下:
α可以取0.5,公式前半部分表示最近一次Burst Time,而后半部分表示过去历史平均的Burst Time。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。
新闻热点
疑难解答