程序排程演算法

最近在看《作業系統導論》這本書，裡面介紹了幾種程序排程演算法，在此總結一下。

在開始介紹演算法前，先介紹兩個排程指標。

1. 周轉時間

周轉時間定義為任務完成時間減去任務到達時間。

2. 響應時間

相應時間定義為從任務到達系統到首次執行的時間。

首先對系統中執行的程序作如下假設：

1.每乙個工作的執行時間相同。

2.所有工作同時到達。

3.一旦開始，每個工作保持執行直到完成。

4.所有工作只是占用cpu。

5.每個工作的執行時間已知。

先進先出（fifo）

簡單理解就是誰先到誰先執行（讓我想到了資料結構的佇列）。

例子：3個工作a、b、c在大致相同的時間到達系統（a比b早一點點，b比c早一點點），假設每個任務工作10s，則a先開始執行，10s時，a執行完，b開始執行，20s時，b執行完，c開始執行，30s時，c執行完。則平均周轉時間為：（10+20+30）/3 =20。

現在思考下，假設a需要執行100s，b、c還是10s。則周轉時間為：（100+110+120）/3 =110。這就好比你去超市僅僅買了一瓶水，在排隊結賬時，你前面那個人買了整整3大車東西，你這個焦急的心態。

最短任務優先（sjf）

在上面，我們發現了fifo的一些問題，而sjf解決了這個問題。它讓最短的任務先執行，其次是次短，依次往下排。

例子：我們來看fifo中最後那個問題（還是認為3個工作a、b、c在大致相同的時間到達系統），現在則是b先執行，其次是c，最後是a，則周轉時間為：（10+20+120）/3=50，比fifo有相當大的改善。

現在假設a比b早到10s（b、c到達時間差不多）,那麼根據sjf，a在0s時開始執行，b、c要等到a與執行完，即第100s開始執行，110s時，b執行完，b的周轉時間為110-10=100，同理得c的周轉時間為110。則平均周轉時間為：（100+(110-10)+(120-10)）/3=103.33。顯然這不是我們希望看到的。

最短完成時間優先（stcf）

根據上面的討論，我們可以想到，如果可以打斷a的執行（讓a暫停），先執行b、c，是不是相應時間會好點。這就是stcf，，每當有新工作進入系統時，它就會確定剩餘工作和新工作中，誰的時間最少，就先執行該工作。

例子：則上面那個問題，a在0s時開始執行，10s時，b、c進入系統，此時系統檢測到a還剩90s，而b、c只需要10s，所以先執行b、c，故平均周轉時間為：（120+10+20）/3=50，顯著提高。

輪轉（rr）

思考下，假設a、b、c到達系統時間大致相同，且工作時間為10s，則其平均響應時間為（0+10+20）/3=10。現在我們不讓乙個工作一直占用cpu一直到它完成，這就是rr。在乙個時間片內，執行乙個工作，然後切換到下乙個工作。注意時間片的長度必須是時鐘中斷週期的倍數。

例子：現在我們假設乙個時間片為1s，則a的響應時間為0s，b的響應時間為1s，c的響應時間為2s，則平均響應時間為（0+1+2）/3=1，顯著提高。

上面問題你可能會想到，這樣做平均周轉時間會變大（（28+29+30）/3）。沒錯，rr優化了響應時間，但其周轉時間沒有stcf好。

以周轉時間為指標，則選stcf，以相應時間為指標，則選rr

多級反饋佇列（mlfq）

mlfq中有許多優先順序不同的佇列，每個佇列可以有很多任務，在同一佇列中的任務優先順序相同。mlfq總是先執行優先順序高的佇列。在同一時刻，任何乙個工作只能處於乙個佇列中。

mlfq的規則（a、b為兩個工作）：

如果a的優先順序大於b的優先順序，則執行a，不執行b。

如果a、b優先順序相同，則a、b輪轉執行（rr）。

工作剛開始進入系統時，都放在最高優先順序。

一旦工作用完了其在某一層中的時間配額，就降低其優先順序。

經過一段時間s，就將系統中所有工作重新加入最高優先順序佇列。

彩票排程

假設現有a、b、c三個工作，則為他們都有一定數量的彩票。a的彩票號為0-99，b的為100-149，c的為150-199（注意，擁有彩票的個數佔彩票總數的百分比，就是它占有資源的份額。如上，a佔50%的cpu時間，b、c各占用25%）。現在隨機生成乙個數（範圍為0-199），假設為66，則a執行。

彩票排程最精彩的地方在於其利用了隨機性。

程序排程演算法

程序排程演算法（程序排程策略）

程序排程演算法

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