计算机操作系统基础 (六)--- 作业管理之进程调度

引言

本文为第六篇，作业管理之进程调度，本文主要介绍进程调度的概述和进程调度的算法



一、进程调度概述

进程调度是指计算机通过决策决定哪个就绪进程可以获得CPU使用权。也就是说，进程调度指的是计算机选择哪一个进程可以使用CPU，前提是这个进程的状态为就绪状态



进程调度有两个步骤：

• 保留旧进程的运行信息，请出旧进程

• 选择新进程，准备运行环境并分配CPU



为了实现进程调度的这两个步骤，就需要了解三种重要的机制：

• 就绪队列的排队机制

• 选择运行进程的委派机制

• 新老进程的上下文切换机制



就绪队列的排队机制



(1)就绪队列的排队机制



就绪队列中摆放着所有的就绪状态的进程





就绪队列的排队机制就是为了提高进程调度的效率，事先将就绪进程按照一定的方式排成队列，以便调度程序可以最快找到就绪进程



(2)选择运行进程的委派机制



这个机制就要求可以从就绪队列中选出一个进程，然后让去CPU中进行执行。调度程序以一定的策略选择就绪进程，将CPU资源分配给它



(3)新老进程的上下文切换机制



如果要将新的进程调度到CPU中，就需要将老的进程的CPU环境备份出来，然后将新的进程的CPU环境切换进去。它保存当前进程的上下文信息，装入被委派执行进程的运行上下文





在CPU里面有一个高速缓存，这个机制就是首先将老进程的上下文备份到主存中，接着将新的进程的上下文放入到CPU中，准备环境，让新的进程可以运行起来，这个就是新老进程的上线文切换机制。这三个就是进程调度所需要的三个基本的机制



思考一个问题，如果进行调度的时候，老的进程还没有执行完，这个时候怎么办？



按照老的进程有没有执行完，将进程调度的方法分为两大类：

• 非抢占式的调度

• 抢占式调度



非抢占式的调度

• CPU一旦分配给某个进程，就让该进程一直使用下去

• 调度程序不以任何原因抢占正在被使用的CPU

• 直到进程完成工作或因为IO阻塞才会让出CPU



抢占式调度

• 允许调度程序以一定的策略暂停当前运行的进程

• 保存好旧进程的上下文信息，分配CPU给新进程



两种方式进行一个对比





进程调度的算法

• 先来先服务调度算法

• 短进程优先调度算法

• 高优先权优先调度算法

• 时间片轮转调度算法



先来先服务调度算法



在就绪队列中，按照先来先服务的原则，优先选择队列前面的进程进行调度





短进程优先调度算法



• 调度程序优先选择就绪队列中估计运行时间最短的进程

• 短进程优先调度算法不利于长作业进程的执行



高优先权优先调度算法



这个算法是以优先级为基础的

• 进程附带优先权，调度程序优先选择权重高的进程

• 高优先权优先调度算法使得紧迫的任务可以优先处理



前边文章中有说到，前台进程的优先级要高于后台进程的优先级，因为前台进程是与用户进行交互的，为了保证用户在使用系统的时候不会卡顿，因此前台进程权重就要高于后台进程



时间片轮转调度算法



按先来先服务的原则排列就绪进程



每次从队列头部取出待执行进程，分配一个时间片执行(把这个时间片用完了，不管这个进程有没有执行完，都会将这个进程重新的插到队列的尾部。每个进程分配的时间片都是一样的)。是相对公平的调度算法，但不能保证及时响应用户



在快速变化的技术中寻找不变，才是一个技术人的核心竞争力。知行合一，理论结合实践



站在了巨人的肩膀上学习，向前辈致敬



参考：https://coding.imooc.com/class/355.html