2.2.4 調(diào)度算法

目錄

2.2.4 調(diào)度算法

2.2.4.1 先來先服務(wù)（FCFS, First?Come First Serve）

2.2.4.2 短作業(yè)/進(jìn)程優(yōu)先（SJ/PF, Shortest?Job/Progress First）

2.2.4.3 高相應(yīng)比優(yōu)先算法（HRRN, Highest Response Ratio Next）

?2.2.4.4 三種調(diào)度算法的比較

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2.2.4.1 先來先服務(wù)（FCFS, First?Come First Serve）

??顧名思義。按照“公平”原則，兌先來的進(jìn)程/作業(yè)進(jìn)行調(diào)度。

2.2.4.2 短作業(yè)/進(jìn)程優(yōu)先（SJ/PF, Shortest?Job/Progress First）

??最短的作業(yè)/進(jìn)程優(yōu)先得到服務(wù)（所謂“最短”，是指要求服務(wù)時間最短），可分為搶占式和非搶占式。

? 下面我們用一個實(shí)例來演示一下兩種調(diào)度算法到底是怎么樣運(yùn)行的：有如下表所示的四個進(jìn)程，按照先來先服務(wù)以及短作業(yè)優(yōu)先算法計(jì)算其指標(biāo)。

? 先來先服務(wù)：先來的進(jìn)程先接受服務(wù)，所以進(jìn)程的調(diào)度順序就是P1->P2->P3->P4,調(diào)度順序如下圖所示

? 周轉(zhuǎn)時間=完成時間-到達(dá)時間? ?P1：7-0=7；P2: 11-2=9; P3: 12-4=8; P4: 16-5=11

? 帶權(quán)周轉(zhuǎn)時間=周轉(zhuǎn)時間/運(yùn)行時間? P1: 7/7=1; P2: 9/4=2.25;? P3: 8/1=8; P4: 11/4=2.75

? 等待時間=完成時間-到達(dá)時間-運(yùn)行時間=周轉(zhuǎn)時間-運(yùn)行時間??P1=7-7=0；P2=9-4=5；P3=8-1=7；P4=11-4=7

? 平均周轉(zhuǎn)時間 = (7+9+8+11)/4 = 8.75 ? 平均帶權(quán)周轉(zhuǎn)時間 = (1+2.25+8+2.75)/4 = 3.5 ? 平均等待時間 = (0+5+7+7)/4 = 4.75 ? 短作業(yè)優(yōu)先（SJF）：每次調(diào)度時選擇當(dāng)前已到達(dá)且運(yùn)行時間最短的作業(yè)/進(jìn)程（非搶占式）。進(jìn)程最初的到達(dá)情況如下： ? 那么進(jìn)程調(diào)度順序為：P1 ->P3 ->?P2 ->?P4 則周轉(zhuǎn)時間 = 完成時間 - 到達(dá)時間? P1=7-0=7；P3=8-4=4；P2=12-2=10；P4=16-5=11 ? 帶權(quán)周轉(zhuǎn)時間 = 周轉(zhuǎn)時間/運(yùn)行時間 P1=7/7=1；P3=4/1=4；P2=10/4=2.5；P4=11/4=2.75 ? 等待時間 = 周轉(zhuǎn)時間 – 運(yùn)行時間 P1=7-7=0；P3=4-1=3；P2=10-4=6；P4=11-4=7 ? 平均周轉(zhuǎn)時間 = (7+4+10+11)/4 = 8 ? 平均帶權(quán)周轉(zhuǎn)時間 = (1+4+2.5+2.75)/4 = 2.56 ? 平均等待時間 = (0+3+6+7)/4 = 4 顯然對比FCFS算法的結(jié)果，SPF算法的平均等待/周轉(zhuǎn)/帶權(quán)周轉(zhuǎn)時間都要更低。 基于搶占式的短作業(yè)優(yōu)先算法又稱“最短剩余時間優(yōu)先算法（SRTN）”：每當(dāng)有進(jìn)程加入就緒隊(duì)列改變時就需要調(diào)度，如果新到達(dá)的進(jìn)程剩余時間比當(dāng)前運(yùn)行的進(jìn)程剩余時間更短，則由新進(jìn)程搶占處理機(jī)，當(dāng)前運(yùn)行進(jìn)程重新回到就緒隊(duì)列。另外，當(dāng)一個進(jìn)程完成時也需要調(diào)度。 現(xiàn)在我們用最短剩余時間的調(diào)度方法來分析一下調(diào)度的順序： 0時刻P1到達(dá)，剩余時間為7即P1（7）； 2時刻P2到達(dá)，此時P1（5），P2（4）,進(jìn)程P2搶占P1，P1暫時停止； 4時刻（P3到達(dá)）： P1（5）、 P2（2）、 P3（1），進(jìn)程P3搶占P2，P2暫時停止； 5時刻（P3完成且P4剛好到達(dá)）：P1（5）、 P2（2）、 P4（4），進(jìn)程P2搶占P3，P3暫時停止，P2繼續(xù)運(yùn)行； 7時刻（P2完成）：P1（5）、 P4（4），進(jìn)程P4搶占P2，P2暫時停止； 11時刻（P4完成） ：P1（5），P1執(zhí)行；

周轉(zhuǎn)時間 = 完成時間 - 到達(dá)時間? P1=16-0=16；P2=7-2=5；P3=5-4=1；P4=11-5=6

帶權(quán)周轉(zhuǎn)時間 = 周轉(zhuǎn)時間/運(yùn)行時間? P1=16/7=2.28；P2=5/4=1.25；P3=1/1=1；P4=6/4=1.5

等待時間 = 周轉(zhuǎn)時間 – 運(yùn)行時間??P1=16-7=9；P2=5-4=1；P3=1-1=0；P4=6-4=2

平均周轉(zhuǎn)時間 = (16+5+1+6)/4 = 7

平均帶權(quán)周轉(zhuǎn)時間 = (2.28+1.25+1+1.5)/4 = 1.50

平均等待時間 = (9+1+0+2)/4 = 3

2.2.4.3 高相應(yīng)比優(yōu)先算法（HRRN, Highest Response Ratio Next）

FCFS 算法是在每次調(diào)度的時候選擇一個等待時間最長的作業(yè)（進(jìn)程）為其服務(wù)。但是沒有考慮到作業(yè)的運(yùn)行時間，因此導(dǎo)致了對短作業(yè)不友好的問題。SJF 算法是選擇一個執(zhí)行時間最短的作業(yè)為其服務(wù)。但是又完全不考慮各個作業(yè)的等待時間，因此導(dǎo)致了對長作業(yè)不友好的問題，甚至還會造成饑餓問題。于是人們想出了一種既考慮各個作業(yè)等待時間又考慮作業(yè)運(yùn)行時間的算法--高相應(yīng)比優(yōu)先算法（HRRN, Highest Response Ratio Next）。 ??在每次調(diào)度時先計(jì)算各個作業(yè)/進(jìn)程的響應(yīng)比，選擇響應(yīng)比最高的作業(yè)/進(jìn)程為其服務(wù)。其中相應(yīng)比=（等待時間+要求服務(wù)時間）/要求服務(wù)時間。需要一提的是高相應(yīng)比優(yōu)先算法是一種非搶占式的算法。還是上例，運(yùn)用高相應(yīng)比優(yōu)先算法進(jìn)行進(jìn)程調(diào)度。
??0時刻：只有 P1到達(dá)就緒隊(duì)列，P1上處理機(jī) ? 7時刻（P1主動放棄CPU）： 就緒隊(duì)列中有 P2 (響應(yīng)比=(5+4)/4=2.25)、 P3((3+1)/1=4)、 P4((2+4)/4=1.5)， ? 8時刻（P3完成）： P2(2.5)、 P4(1.75) ? 12時刻（P2完成）：就緒隊(duì)列中只剩下 P4

?因此調(diào)度順序?yàn)?strong>P1->P3->P2->P4。

?2.2.4.4 三種調(diào)度算法的比較

算法	搶占？	優(yōu)點(diǎn)	缺點(diǎn)	考慮因素	會不會饑餓
FCFS	非搶占	公平；實(shí)現(xiàn)簡單	對短作業(yè)不利	等待時間	不會
SJF	默認(rèn)為非搶占式，也有SJF的搶占式版本最短剩余時間優(yōu)先算法（SRTN）	“最短的”平均等待/周轉(zhuǎn)時間；	對長作業(yè)不利，可能導(dǎo)致饑餓；難以做到真正的短作業(yè) 優(yōu)先	運(yùn)行時間	會
HRRN	非搶占	上述兩種算法的權(quán)衡折中，綜合考慮的等待時間和運(yùn)行時間	?	二者兼顧	不會

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的操作系统（十六）调度算法（一）的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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