转 进程的调度方式
一、概念:
无论是在批处理系统还是分时系统中,用户进程数一般都多于处理机数、这将导致它们互相争夺处理机。另外,系统进程也同样需要使用处理机。这就要求进程调度程序按一定的策略,动态地把处理机分配给处于就绪队列中的某一个进程,以使之执行。
二、进程的四个基本属性:
三、进程的三种基本状态:
1.等待态:等待某个事件的完成;
2.就绪态:等待系统分配处理器以便运行;
3.运行态:占有处理器正在运行。
运行态→等待态 往往是由于等待外设,等待主存等资源分配或等待人工干预而引起的。
等待态→就绪态 则是等待的条件已满足,只需分配到处理器后就能运行。
运行态→就绪态 不是由于自身原因,而是由外界原因使运行状态的进程让出处理器,这时候就变成就绪态。例如时间片用完,或有更高优先级的进程来抢占处理器等。
就绪态→运行态 系统按某种策略选中就绪队列中的一个进程占用处理器,此时就变成了运行态
四、进程调度的方式:
非剥夺方式
分派程序一旦把处理机分配给某进程后便让它一直运行下去,直到进程完成或发生
某事件而阻塞时,才把处理机分配给另一个进程。
剥夺方式
当一个进程正在运行时,系统可以基于某种原则,剥夺已分配给它的处理机,将之分配给其它进程。剥夺原则有:优先权原则、短进程优先原则、时间片原则。
例如,有三个进程P1、P2、P3先后到达,它们分别需要20、4和2个单位时间运行完毕。
假如它们就按P1、P2、P3的顺序执行,且不可剥夺,则三进程各自的周转时间分别为20、24、
26个单位时间,平均周转时间是23.33个时间单位。
假如用时间片原则的剥夺调度方式,可得到:
可见:P1、P2、P3的周转时间分别为26、10、6个单位时间(假设时间片为2个单位时间),平均周转时间为14个单位时间。
衡量进程调度性能的指标有:周转时间、响应时间、CPU-I/O执行期。
五、进程调度算法:
1、先进先出算法(FIFO)
算法总是把处理机分配给最先进入就绪队列的进程,一个进程一旦分得处理机,便一直执行下去,直到该进程完成或阻塞时,才释放处理机。
例如,有三个进程P1、P2和P3先后进入就绪队列,它们的执行期分别是21、6和3个单位时间,
执行情况如下图:
对于P1、P2、P3的周转时间为21、27、30,平均周转时间为26。
可见,FIFO算法服务质量不佳,容易引起作业用户不满,常作为一种辅助调度算法。
该算法从就绪队列中选出下一个“CPU执行期最短”的进程,为之分配处理机。
例如,在就绪队列中有四个进程P1、P2、P3和P4,它们的下一个执行
期分别是16、12、4和3个单位时间,执行情况如下图:
P1、P2、P3和P4的周转时间分别为35、19、7、3,平均周转时间为16。
该算法虽可获得较好的调度性能,但难以准确地知道下一个CPU执行期,而只能根据每一个进程的执行历史来预测。
2、最短CPU运行期优先调度算法(SCBF--Shortest CPU Burst First)
3、时间片轮转法:
前几种算法主要用于批处理系统中,不能作为分时系统中的主调度算法,在分时系统中,都采用时间片轮转法。
简单轮转法:系统将所有就绪进程按FIFO规则排队,按一定的时间间隔把处理机分配给队列中的进程。这样,就绪队列中所有进程均可获得一个时间片的处理机而运行。
六、引起进程调度的原因:
进程调度发生在什么时机呢?这与引起进程调度的原因以及进程调度的方式有关。
(1)正在执行的进程执行完毕。这时,如果不选择新的就绪进程执行,将浪费处理机资源。
(2)执行中进程自己调用阻塞原语将自己阻塞起来进入睡眠等状态。
(3)执行中进程调用了P原语操作,从而因资源不足而被阻塞;或调用了v原语操作激活了等待资源的进程队列。
(4)执行中进程提出I/O请求后被阻塞。
(5)在分时系统中时间片已经用完。
(6)在执行完系统调用等系统程序后返回用户进程时,这时可看作系统进程执行完毕,从而可调度选择一新的用户进程执行。
以上都是在不可剥夺方式下的引起进程调度的原因。在CPU执行方式是可剥夺时.还有
(7)就绪队列中的某进程的优先级变得高于当前执行进程的优先级,从而也将引发进程调度。
七、各种系统采用的进程调度算法:
1、UNIX系统:
UNIX操作系统采用可剥夺的动态优先级调度算法。进程的优先级由赋给它的优先数确定,优先数越小,优先级越高。在该算法中,进程的优先数随着它占用CPU的时间增加而增加。当进程占用CPU的时间减少时,其优先数也随着减少。
补充:作为一个分时的、多任务、多用户操作系统,要保证公平地对待各个用户的进程,使各终端用户的响应时间不至太一长.所以UNIX操作系统采用了这种调度算法。但这种算法不能满足关键任务的需求,从而使传统的UNIXrK操作系统缺乏实时性。
2、LINUX系统:
Linux中的进程如果从调度策略划分,可以分为两类,普通进程和实时进程。实时进程又可分为两类,FIFO,RR。实时进程的优先级远远大于普通进程。Linux的处理策略是如果有实时进程处于可运行状态,那么优先运行实时进程,知道所有的实时进程或者结束,或者被杀掉,或者处于阻塞状态。也就是说如果实时进程一直在运行,那么普通的进程就会被活活饿死
。由于实时进程和普通进程所采用的调度策略不同,下面分别介绍。
![](http://img.baidu.com/hi/jx/j_0050.gif)
(一)普通进程调度
每一个普通进程都有一个静态优先级。这个值会被调度器用来与作为参考来调度进程。在内核中调度的优先级的区间为[100,139],数字越低,优先级越高。
(二)实时进程调度
每一个实时进程都会与一个实时优先级相关联。实时优先级在1到99之间。不同与普通进程,系统调度时,实时优先级高的进程总是先于优先级低的进程执行。知道实时优先级高的实时进程无法执行。实时进程总是被认为处于活动状态。
如果有数个 优先级相同的实时进程,那么系统就会按照进程出现在队列上的顺序选择进程。假设当前CPU运行的实时进程A的优先级为a,而此时有个优先级为b的实时进程B进入可运行状态,那么只要b<a,系统将中断A的执行,而优先执行B,直到B无法执行(无论A,B为何种实时进程)。
不同调度策略的实时进程只有在相同优先级时才有可比性:
1. 对于FIFO的进程,意味着只有当前进程执行完毕才会轮到其他进程执行。由此可见相当霸道。
2. 对于RR的进程。一旦时间片消耗完毕,则会将该进程置于队列的末尾,然后运行其他相同优先级的进程,如果没有其他相同优先级的进程,则该进程会继续执行。
总而言之,对于实时进程,高优先级的进程就是大爷。它执行到没法执行了,才轮到低优先级的进程执行。等级制度相当森严啊。