进程调度算法之先来先服务短任务优先和时间片轮选

缺乏、安全感 2022-04-23 10:38 182阅读 0赞

我们知道， 引入多进程后， 操作系统可以同时将多个进程载入到内存中。 如此一来， 在内存中便有多个进程存在， 但是， 对于单cpu来说， 任何一个时刻， 只有一个进程占据cpu. 那么， 为了让各个进程舒服满意， 操作系统该如何进行进程调度呢（也就是把cpu分配给谁）？ 本文， 我们来介绍最简单的三个进程调度算法------“先来先服务”、“短任务优先”和“时间片轮选”。

读初中时， 大家在吃完饭后， 都需要去洗碗， 由于水龙头比较少， 所以大家经常处于等待状态。 此时， 水龙头就相当于一个cpu, 是稀缺的资源， 每个同学需要去争它， 大家经常为争抢水龙头而打架， 那些争抢水龙头的场景， 历历在目。

某次， 我拿了一个桶去接水， 大概要3分钟才能接满吧， 我正在接水的时候， 走来一个小伙子， 准备洗碗， 应该只需要10秒就能接满水。 没有经过我的同意， 他直接用饭碗去抢我的龙头， 结果， 饭粒就掉进我的桶里里面， 我当然很生气， 接下来的事， 我就不说了。

为什么会产生上述的矛盾呢？ 原来， 接水的默认操作是**先来先服务**， 我接水需要3分钟， 他接水需要10秒钟， 刚好我先来， 他自然是不乐意等待了。

现在假设有进程A， 需要3分钟执行完毕； 有进程B， 需要 10秒执行完毕。  进程调度算法为先来先服务。

如果进程A先抢到cpu, 那么进程A自然是很happy的， 但进程B估计该骂脏话了， 心想， 还要等3分钟， 我才能执行， 我不干。

如果进程B先抢到cpu, 那么进程B自然是很happy啊， 此时， 进程A并不会太恼火， 因为进程A心想， 我大不了就等10秒钟再执行。

在进程A先到的情况下， 先来先服务的进程调度机制极不合理， 所以， 迫切需要做出改变。

进程B自然想， 要是耗时短的先执行， 那该多好啊。 对了， 这个就是**短任务优先**的调度算法。 这样， 进程B满意了， 10秒钟就搞完了， 进程A也没有啥不满意的。

但是， 进程A真的满意么？ 如果进程A的脾气比较臭， 它自然不爽啊， 心想： 我先来， 凭什么让你这个B进程先享受服务？ 所以， 进程A想： 为了公平起见， 每个人用cpu 5秒钟， 然后把cpu归还给对方使用。 这就是所谓的**时间片轮选**的调度算法。

进程B听了这话， 还是比较高兴的， 因为即使进程A先来， 进程B也可以在20秒钟之内完成任务。 而进程A呢？ 也不用长期饥渴地等待， 也让cpu间隔5秒滋润一下自己的心灵。

其实， 上述的一些进程调度算法各有优缺点， 我们也仅仅是举了三个简单的例子进行说明， 实际上，调度算法还有很多种， 比如优先级调度算法、混合调度算法等等， 总之， 进程调度算法需要综合考虑：尽可能最小化平均效应时间、最大化系统吞吐率、保持系统各个部分处于繁忙状态。 毕竟， 谁愿意看到你闲呢？

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