FCFS、SJF、HRRN调度算法以及时间片轮转、优先级调度算法、多级反馈队列算法总结
先来先服务(FCFS)
算法思想
主要从“公平“角度考虑
算法规则
按照作业/进程到达的先后顺序进行服务
用于作业/进程调度?
用于作业调度时,考虑哪个作业先到达后备队列;
用于进程调度时,考虑哪个进程先到达就绪队列。
是否可抢占?
非抢占式的算法
优缺点
优点:公平、算法实现简单
缺点:排在长作业(进程)后面的短作业需要等待很长时间,带权周转时间很大,对短作业来说用户体验不好。即FCFS算法对长作业有利,对短作业不利。
是否会导致饥饿?
不会
例题
短作业/进程优先(SJF/SPF)
算法思想
追求最少的平均等待时间,最少的平均周转时间、最少的平均带权周转时间
算法规则
最短的作业/进程优先得到服务(最短,是指要求服务时间最短)
用于作业/进程调度?
既可用于作业调度,又可用于进程调度。用于进程调度时称为”短进程优先算法“
是否可抢占?
SJF和SPF是非抢占式算法。但是也有抢占式的版本——最短剩余时间优先算法
优缺点
优点:"最短的"平均等待时间、平均周转时间
缺点:不公平。对短作业有利,对长作业不利。可能产生饥饿现象。另外,作业/进程的运行时间是由用户提供的,并不一定真实,不一定做到真正的短作业优先。
是否会导致饥饿?
会,可能使长作业/进程产生饥饿现象
例题
短作业优先(短进程优先)
最短剩余时间优先(SRTN)
attention
- 若题目中未特别说明,所提到的“短进程/作业优先算法”默认是非抢占式的
- 很多书上会说“SJF调度算法的平均等待时间、平均周转时间最少”(不严谨)
应该加上一个条件“在所有进程同时可运行(在所有进程都几乎同时到达时),采用SJF调度的算法平均等待时间、平均周转时间的最少”
高响应比优先算法(HRRN)
算法思想
要综合考虑作业/进程的等待时间和要求服务的时间
算法规则
在每次调度时先计算各个作业/进程的响应比,选择响应比最高的作业/进程为其服务
响应比 = (等待时间+要求服务时间) / 要求服务时间
用于作业/进程调度?
均可
是否可抢占?
非抢占式的算法
优缺点
优点:综合考虑了等待时间和运行时间
等待时间相同,要求服务时间短的优先(SJF优点)
要求服务时间相同时,等待时间长的优先(FCFS优点)
对于长作业来说,随着等待时间越来越久,其响应比也会越来越大,从而避免了长作业饥饿的问题
是否会导致饥饿?
不会
例题
以上几种算法用户交互性很差,一般适用于早期的批处理系统。
时间片轮转调度算法(RR)
算法思想
公平地、轮流地为各个进程服务,让每个进程在一定时间间隔内都可以得到响应
算法规则
按照各进程到达就绪队列的顺序,轮流让各个进程执行一个时间片(如100ms)。若进程未在一个时间片内执行完,则剥夺处理机,将进程重新放到就绪队列队尾重新排队。
用于作业/进程调度?
用于进程调度(只有作业放入内存建立了相应的进程后,才能被分配处理机时间片)
是否可抢占?
若进程未能在时间片内运行完,将被强行剥夺处理机使用权,因此时间片轮转调度算法属于抢占式的算法。由时钟装置发出时钟中断来通知CPU时间片已到
优缺点
优点:公平;响应快,适用于分时操作系统;
缺点:由于高频率的进程切换,因此有一定开销;不区分任务的紧急程度。
是否会导致饥饿?
不会
例题
优先级调度算法
算法思想
随着计算机的发展,特别是实时操作系统的出现,越来越多的应用场景需要根据任务的紧急程度来决定处理顺序
算法规则
调度时选择优先级最高的作业/进程
用于作业/进程调度?
既可用于作业调度,也可用于进程调度。甚至,还会用于在之后会学习的 I/O 调度中
是否可抢占?
抢占式、非抢占式都有。
做题时的区别在于:非抢占式只需在进程主动放弃处理机时进行调度即可,而抢占式还需在就绪队列变化时,检查是否会发生抢占。
优缺点
优点:用优先级区分紧急程度、重要程度,适用于实时操作系统。可灵活地调整对各种作业/进程的偏好程度。
缺点:若源源不断地有高优先级进程到来,则可能导致饥饿
是否会导致饥饿?
会
例题
非抢占式的优先级调度算法
抢占式的优先级调度算法
补充
多级反馈队列调度算法
算法思想
对其他调度算法的折中权衡
算法规则
1.设置多级就绪队列,各级队列优先级从高到低,时间片从小到大
2.新进程到达时先进入第1级队列,按FCFS原则排队 等待被分配时间片,若用完时间片进程还未结束,则进程进入下- -级队列队尾。如果此时已经是在最下级的队列,则重新放回该队列队尾
3. 只有第k级队列为空时,才会为k+1级队头的进程分配时间片
用于作业/进程调度?
用于进程调度
是否可抢占?
抢占式的算法。在k级队列的进程运行过程中,若更上级的队列(1~k-1级)中进入了一一个新进程,则由于新进程处于优先级更高的队列中,因此新进程会抢占处理机,原来运行的进程放回k级队列队尾。
优缺点
优点:对各类型进程相对公平(FCFS的优点) ;每个新到达的进程都可以很快就得到响应( RR的优点) ;
短进程只用较少的时间就可完成(SPF的优点) ;不必实现估计进程的运行时间( 避免用户作假) ;
可灵活地调整对各类进程的偏好程度,比如CPU密集型进程、I/0密集型进程
(拓展:可以将因I/O而阻塞的进程重新放回原队列,这样I/O型进程就可以保持较高优先级)
是否会导致饥饿?
会(可能会有源源不断地短进程,导致长进程会产生饥饿)
例题
以上几种算法适合用于交互式系统
注:以上内容来自王道考研操作系统
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