操作系统 - 8 调度算法：多级反馈队列

在这个章节中，我们将讨论最有名的调度算法中的其中一个，其被称为多级反馈队列（MLFQ）。多年来，MLFQ 调度算法已被改进为你在某些现代操作系统中遇到的实现。

MLFQ 调度尝试解决的基本问题有两个。首先，它想要优化周转时间，即我们之前所看到的，该优化可以通过先运行更短的作业来实现；不幸地是，操作系统通常不知道一个作业将运行多久，而这种信息恰恰是像 SJF 或 STCF 算法所需要的。第二，MLFQ 算法想要使系统对用户交互灵敏，因此需要最小化响应时间；不幸地是，像时间片轮转算法虽然能减少响应时间，但却在周转时间上表现糟糕。我们如何构建调度程序来实现这些目标？ 调度器如何在系统运行时了解它正在运行的作业的特征，从而做出更好的调度决策？

MLFQ：基本规则

为了建立一个调度器，这一章我们会介绍多级反馈队列背后的基本算法。尽管许多实现的 MLFQ 的具体细节有所不同，大多数的方法仍是类似的。

在我们的实现中，MLFQ 有许多的不同的队列，每一个都被分配一个不同的优先级。在任何时候，准备运行的队列都在一个单个队列中。MLFQ 用优先级来决定在一个给定时间点哪一个作业应该被运行。一个拥有更高优先级的队列将被系统选择执行。

当然，可能不止一个作业在一个给定队列中，因此它们有同样的优先级。在这种情况下，我们在那些作业之间仅用时间片轮转调度。

因此，我们得出了 MLFQ 的前两个规则：

• 规则 1：若 A 的优先级大于 B 的优先级，则 A 运行（B 不运行）。

• 规则 2：若 A 的优先级大于 B 的优先级，则 A 和 B 按 RR 运行。

因此 MLFQ 调度算法的关键在于调度程序怎样设置优先级。MLFQ 没有给每个作业一个固定的优先级，相反，它基于观察到的行为改变一个作业的优先级。比如，如果一个作业在等待键盘的输入时反复放弃 CPU，MLFQ 将会保持它的高优先级，因为这正是一个交互式进程可能的行为。相反，如果一个作业长时间频繁使用 CPU，MLFQ 可能会降低它的优先级啊。用这种方式，MLFQ 在进程运行时会尝试了解它们，从而用这个作业的历史来预测它将来的行为。