处理机调度算法( RR 、HRRF)

1. P117页,练习15：最高响应比( HRRF)

2. P119页，练习22（2）：时间片轮转( RR )

3. 现设定采用三级反馈队列调度算法，三个队列分别为0、1和2，对应时间片为2、4、8。现有四个进程A、B、C、D，到达时刻分别为0、5、7、12，执行时间分别为7、4、13、2。请写出整个进程调度过程，包括每个时间段，执行的进程，执行后进程状态，各个队列内进程的变化。

4. 从以下几个方面比较各个调度算法的优缺点：

(1).资源利用率　　(2).吞吐率　　(3).周转率　　(4).响应时间　　(5).公平性　　(6).适用范围

一、先来先服务(FCFS)
　　按照作业/进程进入系统的先后次序进行调度，先进入系统者先调度；即启动等待时间最长的作业/进程。是一种最简单的调度算法，即可用于作业调度，也可用于进程调度

　　1.比较有有利于长作业进程，不利于段作业进程

　　2.适合批处理系统，不适合分时系统　　

　　3.不利于I/0繁忙型作业而有利于CPU繁忙型作业
二、最短作业优先算法（SJF）
　　从队列中选出一个估计运行时间最短的作业优先调度，即可用于作业调度，也可用于进程调度

　　1.能够克服FCFS算法偏爱长作业的缺点，但执行效率也不高

　　2.忽视了作业等待时间，进入系统时间长但计算时间长的长作业等待时间会很长，出现就饿现象

　　3.缺少剥夺机制，对分时、实时处理不理想

　　4.实现该算法要先知道作业运行时间，否则调度就没有依据

三、最短剩余时间优先算法（剥夺式SJF算法）

　　若在进程运行过程中若有所需CPu时间比正在进行的进程时间更短的进程，则先执行最短CPU用时的进程

　　1.相比非剥夺式SJF算法，剥夺式算法所需的平均等待时间和平均周转时间都更短
四、最高响应比优先算法（HRRF）

　　HRRF式算法是一种介于FCFS算法和SJF算法之间的一种非剥夺式算法，既考虑作业等待时间有考虑作业处理时间。

　　响应比 = 作业周转时间  /作业处理时间

　　　　　 = （作业等待时间 + 作业处理时间 ） / 作业处理时间

　　　　　 = 1+ 作业等待时间 / 作业处理时间

　　1.既照顾短作业又不会使长作业的等待时间过长，能有效改善调度性能

　　2.每次计算各道作业的响应会导致一定时间开销，性能比SJF算法略差

五、优先级调度算法

　　根据确定的优先级来选取进程/进程，总是选择就绪队列中优先级最高者投入运行。通过用户定义的非剥夺式或剥夺式算法分为 静态和动态 优先级算法

　　1.静态优先级算法简单，但是会出现饥饿现象，是某些低优先级/线程无限期地被推迟执行

　　2.动态优先级会使个进程的优先级随时间而改变，原则上是：正在运行的进程随着CPU占有时间增加，逐渐降低其优先级；就绪队列中等待的CPU进程随等待时间的增加而逐渐提高其优先级，克服了静态优先级的饥饿问题

六、轮转调度算法（BR）

　　也称时间片调度。调度程序每次把CPU分配个就绪队列首进程使用规定的时间间隔，称为时间片，就绪队列中的每个进程/线程轮流地运行一个时间片，当时间片耗尽时就强迫当前运行进程让出处理器，转而排列到就绪队列尾部，等待下一轮调度。、

　　1.BR调度是一种剥夺式调度，系统在进程切换上的开销比较大，开销与时间片大小有关。

　　2.若时间片取值太小，将导致大多数进程都不可能在一个时间片内运行完毕，就会频繁的切换。开销显著增大，所以从系统效率看，时间片取大一点好。

　　3.若时间片长度较大，那么随着就绪队列中进程数目增加，轮转一次所耗费总时长变长，即对每个进程的响应速度放慢，甚至时间片大到让进程足以完成其所有任务，RR调度算法便退化成FCFS算法。

　　4.为满足用户对响应时间的要求，要么限制就绪队列中进程数量，要么采用变化的时间片长度，根据当前负载状况及时调整时间片大小。所以，确定时间片长度要从数目、切换开销、系统效率和响应时间等多方面因素加以考虑。

七、多级反馈队列调度算法（MFQL）

　　又称反馈循环队列，主要思想是：由系统建立多个就绪队列，每个队列对应于一个优先级，第一个队列的优先级最高，第二个队列的优先级次之，其后队列的优先级依次降低。较高优先级队列分配较短时间片，较低优先级队列分配较长时间片。

　　1.可能会导致“饥饿”问题，假如有一个长作业进入系统，它最终必将移入优先级最低的就绪队列当中，若其后又源源不断的短作业进入系统，且形成稳定的作业流，则长作业一直等待，陷入“饥饿状态”。解决方法是对于低优先级中等待时间较长的，进程提升其优先级，从而让它获得运行机会。

　　2.MLFQ算法具有良好性能，能满足各类应用需要。对于分时交互型短作业，系统通常刻在第一队列规定的时间片内完成工作。