常见的调度算法

常见的调度算法有以下几种：

1. 先来先服务（FCFS）调度算法
   • 原理：按照进程到达就绪队列的先后顺序来分配CPU资源，先到达的进程先执行，后到达的进程则需等待。
   • 优点：实现简单，公平性好，每个进程都按照其到达的顺序依次获得服务，不会出现偏袒某个进程的情况。
   • 缺点：如果先到达的进程执行时间较长，会导致后面的进程等待时间过长，尤其是对于短进程，可能会使其响应时间和周转时间过长，从而降低了系统的整体效率。
   • 适用场景：适用于作业处理系统，如批处理系统，因为在批处理环境中，作业通常是按照顺序依次提交和处理的，对响应时间要求不高，FCFS算法可以保证作业按照提交顺序依次完成。
2. 短作业优先（SJF）调度算法
   • 原理：从就绪队列中选择预计执行时间最短的进程投入运行，而不管其到达顺序如何。
   • 优点：可以有效降低平均周转时间和平均等待时间，提高系统的吞吐量。因为短作业能够快速完成，释放CPU资源，让其他进程有更多机会执行。
   • 缺点：需要事先知道每个进程的预计执行时间，这在实际系统中往往难以准确获取。而且该算法可能导致长作业长时间等待，甚至出现饥饿现象，因为只要不断有新的短作业进入系统，长作业就可能一直得不到执行。
   • 适用场景：在一些对响应时间要求较高且作业执行时间可预测的系统中，如某些实时控制系统，若能准确预测任务的执行时间，SJF算法可以优先处理短任务，保证系统的快速响应。
3. 优先级调度算法
   • 原理：为每个进程分配一个优先级，根据进程的优先级来分配CPU资源，优先级高的进程优先获得CPU执行权。
   • 优点：灵活性高，可以根据不同进程的重要性和紧急程度来分配CPU资源，能很好地满足系统中不同任务的需求。
   • 缺点：可能存在饥饿问题，低优先级进程可能长时间无法得到执行。并且优先级的合理设置较为困难，需要综合考虑多种因素。
   • 适用场景：适用于实时系统和关键任务处理，例如航空交通管制系统、工业自动化控制系统等，在这些系统中，需要确保关键任务（如飞机的导航控制、生产线上的紧急故障处理）能够优先获得CPU资源，以保证系统的安全性和稳定性。
4. 时间片轮转（RR）调度算法
   • 原理：将CPU的时间划分成固定大小的时间片，就绪队列中的进程按照先来先服务的顺序轮流获得一个时间片的CPU使用权，时间片用完后，即使进程尚未执行完毕，也会被暂停并放回就绪队列，等待下一次调度。
   • 优点：能保证每个进程都能在一定时间内获得CPU资源，不会出现进程饥饿的情况，提供了较为公平的CPU分配方式，适用于分时系统，能让多个用户感觉自己在独占系统。
   • 缺点：时间片大小的选择较为关键，如果时间片过大，RR算法就会退化为FCFS算法，失去了快速响应的优势；如果时间片过小，会导致进程切换过于频繁，增加系统开销。
   • 适用场景：广泛应用于分时操作系统，如个人计算机的操作系统，多个用户或多个应用程序可以共享CPU资源，每个用户或程序都能得到及时响应，提高了系统的交互性和并发处理能力。
5. 高响应比优先（HRRN）调度算法
   • 原理：在每次调度时，计算每个就绪进程的响应比，选择响应比最高的进程投入运行。响应比的计算公式为：响应比 =（等待时间 + 服务时间）/服务时间。
   • 优点：综合考虑了进程的等待时间和服务时间，既照顾了短作业，又不会使长作业等待太久。等待时间相同的情况下，服务时间短的进程优先执行；服务时间相同的情况下，等待时间长的进程优先执行，较好地平衡了系统的性能和公平性。
   • 缺点：每次调度时都需要计算所有就绪进程的响应比，增加了系统的开销。
   • 适用场景：适用于各种需要平衡作业执行时间和等待时间的系统，如在一些交互式系统中，既能快速响应用户的短请求，又能保证长时间运行的任务最终也能得到执行。

除了以上几种常见的调度算法外，还有多级反馈队列调度算法等，不同的调度算法适用于不同的应用场景和系统需求，操作系统通常会根据自身的特点和目标选择合适的调度算法或对多种算法进行组合使用。