調(diào)度程序是操作系統(tǒng)內(nèi)核的組成部分，它負(fù)責(zé)選擇下一個要運(yùn)行的進(jìn)程。所以調(diào)度策略就決定了這個操作系統(tǒng)的是非實(shí)時還是實(shí)時的操作系統(tǒng)。當(dāng)今操作系統(tǒng)的種類繁多，但進(jìn)程調(diào)度算法可以總結(jié)為一下幾種。

先來先服務(wù)調(diào)度算法（FCFS）

先來先服務(wù)的調(diào)度策略非常的簡單。維護(hù)一個就緒隊(duì)列，每次調(diào)度是從就緒隊(duì)列中選擇一個最先進(jìn)入該隊(duì)列的進(jìn)程，為之分配處理機(jī)，使之投入運(yùn)行。該進(jìn)程一直運(yùn)行到完成或發(fā)生某事件而阻塞后才放棄處理機(jī)。

短進(jìn)程優(yōu)先調(diào)度算法（SPF）

短進(jìn)程優(yōu)先(SPF)調(diào)度算法則是從就緒隊(duì)列中選出一個估計運(yùn)行時間最短的進(jìn)程，將處理機(jī)分配給它，使它立即執(zhí)行并一直執(zhí)行到完成，或發(fā)生某事件而被阻塞放棄處理機(jī)時再重新調(diào)度。

高優(yōu)先權(quán)優(yōu)先調(diào)度算法

為了照顧緊迫型的進(jìn)程，能讓這些進(jìn)程得到優(yōu)先的運(yùn)行，所以引入了優(yōu)先權(quán)優(yōu)先調(diào)度算法。這種調(diào)度算法可以用在實(shí)時操作系統(tǒng)上。當(dāng)進(jìn)程調(diào)度發(fā)生時，該算法把處理機(jī)分配給就緒隊(duì)列中優(yōu)先級最高的進(jìn)程。

該算法有兩種類型：

1. 非搶占式優(yōu)先權(quán)算法：在這種模式下，系統(tǒng)一旦把處理機(jī)分配給了就緒隊(duì)列中某個優(yōu)先級最高的進(jìn)程，這個進(jìn)程就會一直運(yùn)行下去，直到進(jìn)程結(jié)束；或者是主動放棄處理機(jī)，系統(tǒng)才會將處理機(jī)分配給另一個優(yōu)先級最高的進(jìn)程。這種算法可用于某些對實(shí)時性要求不高的操作系統(tǒng)中。

2. 搶占式優(yōu)先權(quán)調(diào)度算法：在這種模式下，系統(tǒng)同樣是把處理機(jī)分配給優(yōu)先級最高進(jìn)程，然后運(yùn)行。但是如果在運(yùn)行期間，就緒隊(duì)列中出現(xiàn)了優(yōu)先級更高的進(jìn)程，系統(tǒng)就會立即停止當(dāng)前運(yùn)行的進(jìn)程，重新將處理機(jī)分配給新加入的優(yōu)先級更高的進(jìn)程。所以在這種模式下，可以更好的滿足實(shí)時性的要求，故常用在實(shí)時性要求高的系統(tǒng)中。

想象下高優(yōu)先進(jìn)程由于因資源缺乏而處于受阻狀態(tài)，一直等到低優(yōu)先級進(jìn)程釋放資源為止。而低優(yōu)先級獲得的CPU時間少，如果此時有優(yōu)先級處于兩者之間的任務(wù)，并且不需要那個共享資源，則該中優(yōu)先級的進(jìn)程反而超過這兩個進(jìn)程而獲得CPU時間。如果高優(yōu)先級等待資源時不是阻塞等待，而是忙循環(huán)，則可能永遠(yuǎn)無法獲得資源，因?yàn)榇藭r低優(yōu)先級進(jìn)程無法與高優(yōu)先級進(jìn)程爭奪CPU時間，從而無法執(zhí)行，進(jìn)而無法釋放資源，造成的后果就是高優(yōu)先級進(jìn)程無法獲得資源而繼續(xù)推進(jìn)。我們把這種現(xiàn)象稱之為：優(yōu)先級翻轉(zhuǎn)。

怎么解決上述問題呢？

有三種方法：

1. 設(shè)置優(yōu)先級上限，給臨界區(qū)一個高優(yōu)先級，進(jìn)入臨界區(qū)的進(jìn)程都將獲得這個高優(yōu)先級，如果其他試圖進(jìn)入臨界區(qū)的進(jìn)程的優(yōu)先級都低于這個高優(yōu)先級，那么優(yōu)先級反轉(zhuǎn)就不會發(fā)生。

2. 優(yōu)先級繼承，當(dāng)一個高優(yōu)先級進(jìn)程等待一個低優(yōu)先級進(jìn)程持有的資源時，低優(yōu)先級進(jìn)程將暫時獲得高優(yōu)先級進(jìn)程的優(yōu)先級別，在釋放共享資源后，低優(yōu)先級進(jìn)程回到原來的優(yōu)先級別。嵌入式系統(tǒng)VxWorks就是采用這種策略。

3. 第三種方法就是臨界區(qū)禁止中斷，通過禁止中斷來保護(hù)臨界區(qū)，采用此種策略的系統(tǒng)只有兩種優(yōu)先級：可搶占優(yōu)先級和中斷禁止優(yōu)先級。前者為一般進(jìn)程運(yùn)行時的優(yōu)先級，后者為運(yùn)行于臨界區(qū)的優(yōu)先級。火星探路者正是由于在臨界區(qū)中運(yùn)行的氣象任務(wù)被中斷發(fā)生的通信任務(wù)所搶占才導(dǎo)致故障，如果有臨界區(qū)的禁止中斷保護(hù)，此一問題也不會發(fā)生。

高響應(yīng)比優(yōu)先調(diào)度算法

在CPU密集型系統(tǒng)中,短進(jìn)程優(yōu)先級算法是比較好的一種算法。但是長進(jìn)程的運(yùn)行時得不到確定保證的。該怎么解決這個問題呢？我們是不是可以引入一種動態(tài)優(yōu)先級，用大白話說等待的時間越長，優(yōu)先級就會變得越高。所以，等待了一段時間之后，就會一定輪到運(yùn)行的。但是其中的這個動態(tài)計算優(yōu)先級的算法是需要消耗CPU資源的。

時間片輪轉(zhuǎn)

在早期的時間片輪轉(zhuǎn)法中，系統(tǒng)將所有的就緒進(jìn)程按先來先服務(wù)的原則排成一個隊(duì)列，每次調(diào)度時，把CPU 分配給隊(duì)首進(jìn)程，并令其執(zhí)行一個時間片。時間片的大小從幾ms 到幾百ms。當(dāng)執(zhí)行的時間片用完時，由一個計時器發(fā)出時鐘中斷請求，調(diào)度程序便據(jù)此信號來停止該進(jìn)程的執(zhí)行，并將它送往就緒隊(duì)列的末尾；然后，再把處理機(jī)分配給就緒隊(duì)列中新的隊(duì)首進(jìn)程，同時也讓它執(zhí)行一個時間片。這樣就可以保證就緒隊(duì)列中的所有進(jìn)程在一給定的時間內(nèi)均能獲得一時間片的處理機(jī)執(zhí)行時間。換言之，系統(tǒng)能在給定的時間內(nèi)響應(yīng)所有用戶的請求。

多級反饋隊(duì)列調(diào)度算法

我們之前講的調(diào)度算法都有一定的局限性。如短進(jìn)程優(yōu)先調(diào)度算法，僅照顧了短進(jìn)程，而忽略了長進(jìn)程。而多級反饋隊(duì)列調(diào)度算法，是一種均衡的，能夠滿足各類進(jìn)程的需要。所以是目前比較好的進(jìn)程調(diào)度算法。

1. 設(shè)置多個就緒隊(duì)列，并且每個隊(duì)列的優(yōu)先等級不一樣。第一隊(duì)列優(yōu)先級最高，第二隊(duì)列優(yōu)先級次之，以此類推。優(yōu)先級越高隊(duì)列，時間片就最短。

2. 當(dāng)一個新進(jìn)程進(jìn)入內(nèi)存后，首先將它放入第一隊(duì)列的末尾，按FCFS原則排隊(duì)等待調(diào)度。當(dāng)輪到該進(jìn)程執(zhí)行時，如它能在該時間片內(nèi)完成，便可準(zhǔn)備撤離系統(tǒng)；如果它在一個時間片結(jié)束時尚未完成，調(diào)度程序便將該進(jìn)程轉(zhuǎn)入第二隊(duì)列的末尾，再同樣地按FCFS原則等待調(diào)度執(zhí)行；如果它在第二隊(duì)列中運(yùn)行一個時間片后仍未完成，再依次將它放入第三隊(duì)列，……，如此下去，當(dāng)一個長作業(yè)(進(jìn)程)從第一隊(duì)列依次降到第n隊(duì)列后，在第n 隊(duì)列便采取按時間片輪轉(zhuǎn)的方式運(yùn)行。

3. 僅當(dāng)?shù)谝魂?duì)列空閑時，調(diào)度程序才調(diào)度第二隊(duì)列中的進(jìn)程運(yùn)行；僅當(dāng)?shù)?～(i-1)隊(duì)列均空時，才會調(diào)度第i隊(duì)列中的進(jìn)程運(yùn)行。如果處理機(jī)正在第i隊(duì)列中為某進(jìn)程服務(wù)時，又有新進(jìn)程進(jìn)入優(yōu)先權(quán)較高的隊(duì)列(第1～(i-1)中的任何一個隊(duì)列)，則此時新進(jìn)程將搶占正在運(yùn)行進(jìn)程的處理機(jī)，即由調(diào)度程序把正在運(yùn)行的進(jìn)程放回到第i隊(duì)列的末尾，把處理機(jī)分配給新到的高優(yōu)先權(quán)進(jìn)程。如下圖：

參考

https://blog.csdn.net/qq_35642036/article/details/82809812，源理君參考了這篇文章。

總結(jié)

本文講了幾種進(jìn)程調(diào)度算法，希望對進(jìn)程調(diào)度算法有興趣的朋友們，有所幫助。當(dāng)然還有本文沒有談到的調(diào)度算法，如：彩票調(diào)度，單比率調(diào)度等等。

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