操作系统（7）----调度相关知识点（万字总结~）（1）https://developer.aliyun.com/article/1510779
进而得到：
对比非抢占式的短作业优先算法，显然抢占式的这几个指标又要更低
注：
1.如果题目中未特别说明，所提到的“短作业/进程优先算法”默认是非抢占式的
2.很多书上都会说“SIF 调度算法的平均等待时间、平均周转时间最少”
严格来说，这个表述是错误的，不严谨的。
之前的例子表明，最短剩余时间优先算法得到的平均等待时间、平均周转时间还要更少
应该加上一个条件“在所有进程同时可运行时，采用SJF调度算法的平均等待时间、平均周转时间最小”
或者说“在所有进程都几乎同时到达时，采用SIF调度算法的平均等待时间、平均周转时间最少”
如果不加上述前提条件，则应该说“抢占式的短作业/进程优先调度算法(最短剩余时间优先,SRNT算法)的平均等待时间、平均周转时间最少”
3.虽然严格来说，SIF的平均等待时间、平均周转时间并不一定最少，但相比于其他算法(如FCFS)3.SIF依然可以获得较少的平均等待时间、平均周转时间
优点:“最短的”平均等待时间、平均周转时间
缺点:不公平。对短作业有利，对长作业不利。可能产生饥饿现象。另外，作业/进程的运行时间是由用户提供的，并不一定真实，不一定能做到真正的短作业优先。
是否会导致饥饿
会。如果源源不断地有短作业/进程到来，可能使长作业/进程长时间得不到服务，产生“饥饿”现象。如果一直得不到服务，则称为"饿死"。
3.高响应比优先（HRRN）
对于之前讲的FCFS与SJF算法：
FCFS 算法是在每次调度的时候选择一个等待时间最长的作业(进程)为其服务。但是没有考虑到作业的运行时间，因此导致了对短作业不友好的问题。
SIF 算法是选择一个执行时间最短的作业为其服务。但是又完全不考虑各个作业的等待时间，因此导致了对长作业不友好的问题，甚至还会造成饥饿问题。
能不能设计一个算法，即考虑到各个作业的等待时间，也能兼顾还行时间呢?这就是高响应比优先算法。
高响应比优先算法在每次调度时先计算各个作业/进程的响应比，选择响应比最高的作业/进程为其服务。综合考虑了作业/进程的等待时间和要求服务的时间。
响应比=等待时间+要求服务时间/要求服务时间
响应比>=1
可用于作业调度，也可用于进程调度
是否可抢占
非抢占式的算法。因此只有当前运行的作业/进程主动放弃处理机时，才需要调度，才需要计算响应比。
例题:各进程到达就绪队列的时间、需要的运行时间如下表所示。使用高响应比优先调度算法，计算各进程的等待时间、平均等待时间、周转时间、平均周转时间、带权周转时间、平均带权周转时间。
高响应比优先算法:非抢占式的调度算法，只有当前运行的进程主动放弃CPU时(正常/异常完成，或主动阻塞)，才需要进行调度，调度时计算所有就绪进程的响应比，选响应比最高的进程上处理机。
响应比=等待时间+要求服务时间/要求服务时间
因此每个进程运行的具体时间如下图所示:
优点：
综合考虑了等待时间和运行时间(要求服务时间)。
等待时间相同时，要求服务时间短的优先(SJF的优点)
要求服务时间相同时，等待时间长的优先(FCFS的优点)
对于长作业来说，随着等待时间越来越久，其响应比也会越来越大，从而避免了长作业饥饿的问题
是否会导致饥饿
不会
各种调度算法的总结如下：
注:这几种算法主要关心对用户的公平性、平均周转时间、平均等待时间等评价系统整体性能的指标，但是不关心“响应时间”，也并不区分任务的紧急程度，因此对于用户来说，交互性很糟糕。因此这三种算法一般适合用于早期的批处理系统，当然，FCFS算法也常结合其他的算法使用，在现在也扮演着很重要的角色。
接下来介绍适用于交互式系统的调度算法：
4.时间片轮转调度算法（RR）
按照各进程到达就绪队列的顺序，轮流让各个进程执行一个时间片(如100ms)。若进程未在一个时间片内执行完，则剥夺处理机，将进程重新放到就绪队列队尾重新排队。这样就可以公平地、轮流地为
各个进程服务，让每个进程在一定时间间隔内都可以得到响应。
一般由于进程调度（只有作业放入内存建立了相应的进程后，才能被分配处理机时间片）
是否可抢占
若进程未能在时间片内运行完，将被强行剥夺处理机使用权，因此时间片轮转调度算法属于抢占式的算法。由时钟装置发出时钟中断来通知CPU时间片已到
例题:各进程到达就绪队列的时间、需要的运行时间如下表所示。使用时间片轮转调度算法，分析时间片大小分别是2、!5时的进程运行情况。
注：常用于分时操作系统，更注重“响应时间”，因而此处不计算周转时间。
时间片大小为2(注:以下括号内表示当前时刻就绪队列中的进程、进程的剩余运行时间)
0时刻（P1（5））：0时刻只有P1到达就绪队列，让P1上处理及运行一个时间片
2时刻（P2（4）-->P1（3））:
2时刻P2到达就绪队列，P1运行完一个时间片，被剥夺处理机，重新放到队尾。此时P2排在队
头，因此让P2上处理机。(注意:2时刻，P1下处理机，同一时刻新进程P2到达，如果在题目中遇到这种情况，默认新到达的进程先进入就绪队列，所以将P2排在前，P1排在后)
4时刻（P1(3)-->P3(1)-->P2(2)）:4时刻，P3到达，先插到就绪队尾，紧接着，P2下处理机也插到队尾，P1上处理机运行
5时刻(P3(1)→P2(2)→P4(6)):
5时刻，P4到达插到就绪队尾
注意:由于P1的时间片还没用完，因此暂时不调度。另外，此时P1处于运行态，并不在就绪队列中
6时刻(P3(1)→P2(2)→P4(6)→P1(1)):
6时刻，P1时间片用完，下处理机，重新放回就绪队尾，P3上处理机，发生调度
7时刻(P2(2)→P4(6)→P1(1)):
虽然P3的时间片没用完，但是由于P3只需运行1个单位的时间，运行完了会主动放弃处理机，因此也会发生调度。队头进程P2上处理机。
9时刻(P4(6)-->P1(1)):
进程P2时间片用完，并刚好运行完，发生调度，P4上处理机
11时刻(P1(1)-->P4(4)):
P4时间片用完，重新回到就绪队列。
P1上处理机。
12时刻(P4(4)):
P1运行完，主动放弃处理机，此时就绪队列中只剩P4，P4上处理机
14时刻():就绪队列为空，因此让P4接着运行一个时间片。
6时刻:所有进程运行结束。
所以每个进程运行的具体实践如下：
若时间片为5
0时刻(P1(5)):只有P1到达，P1上处理机。
2时刻(P2(4)):P2到达，但P1时间片尚未结束，因此暂不调度
4时刻(P2(4)-->P3(1)):P3到达，但P1时间片尚未结束，因此暂不调度
5时刻(P2(4)-->P3(1)-->P4(6)):P4到达，同时，P1运行结束。发生调度，P2上处理机
9时刻(P3(1)-->P4(6)):P2运行结束，虽然时间片没用完，但是会主动放弃处理机。发生调度10时刻(P4(6)):P3运行结束，虽然时间片没用完，但是会主动放弃处理机。发生调度。
15时刻():P4时间片用完，但就绪队列为空，因此会让P4继续执行一个时间片。
16时刻():P4运行完，主动放弃处理机。所有进程运行完。
若按照先来先服务调度算法，我们可以发现，与时间片为5每个进程执行的时间是一样的。所以如果时间片太大，使得每个进程都可以在一个时间片内就完成，则时间片轮转调度算法退化为先来先服务调度算法，并且会增大进程响应时间。因此时间片不能太大。
另一方面，进程调度、切换是有时间代价的(保存、恢复运行环境)，因此如果时间片太小，会导致进程切换过于频繁，系统会花大量的时间来处理进程切换，从而导致实际用于进程执行的时间比例减少。可见时间片也不能太小。
注：一般来说，设计时间片时要让切换进程的开销占比不超过1%
优点：公平，响应快，适用于分时操作系统
缺点：由于高频率的进程切换，因此有一定开销;不区分任务的紧急程度。
是否会导致饥饿
不会，因为时间片轮转算法会按照各进程到达就绪队列的顺序，轮流让CPU为各个进程服务。
.优先级调度算法
优先级调度算法会为每个作业/进程有各自的优先级，调度时选择优先级最高的作业/进程。随着计算机的发展，特别是实时操作系统的出现，越来越多的应用场景需要根据任务的紧急程度来决定处理顺序，这就可以使用优先级调度算法。
这个算法既可用于作业调度，也可用于进程调度。甚至，还会用于在之后会学习的I/O调度中
是否可抢占
抢占式、非抢占式都有。做题时的区别在于：非抢占式只需在进程主动放弃处理机时进行调度即可，而抢占式还需在就绪队列变化时，检查是否会发生抢占。
抢占式：
例题:各进程到达就绪队列的时间、需要的运行时间、进程优先数如下表所示。使用非抢占式的优先优先级越高)级调度算法，分析进程运行情况。(注:优先数越大，优先级越高）
非抢占式的优先级调度算法:每次调度时选择当前已到达且优先级最高的进程。当前进程主动放弃处理机时发生调度。
注:以下括号内表示当前处于就绪队列的进程
0时刻(P1):只有P1到达，P1上处理机。
7时刻(P2、P3、P4):P1运行完成主动放弃处理机，其余进程都已到达，P3优先级最高，P3上处理机。
8时刻(P2、P4):P3完成，P2、P4优先级相同，由于P2先到达，因此P2优先上处理机
12时刻(P4):P2完成，就绪队列只剩P4，P4上处理机。
16时刻():P4完成，所有进程都结束
抢占式：
例题:各进程到达就绪队列的时间、需要的运行时间、进程优先数如下表所示。使用抢占式的优先级调度算法，分析进程运行情况。(注:优先数越大，优先级越高)
抢占式的优先级调度算法:每次调度时选择当前已到达且优先级最高的进程。当前进程主动放弃处理机时发生调度。另外，当就绪队列发生改变时也需要检查是会发生抢占。
注:以下括号内表示当前处于就绪队列的进程
0时刻(P1):只有P1到达，P1上处理机。
2时刻(P2):P2到达就绪队列，优先级比P1更高，发生抢占。P1回到就绪队列，P2上处理机。4时刻(P1、P3):P3到达，优先级比P2更高，P2回到就绪队列，P3抢占处理机。
5时刻(P1、P2、P4):P3完成，主动释放处理机，同时，P4也到达，由于P2比P4更先进入就绪队列，因此选择P2上处理机。
7时刻(P1、P4):P2完成，就绪队列只剩P1、P4，P4上处理机。
11时刻(P1):P4完成，P1上处理机
补充:就绪队列未必只有一个，可以按照不同优先级来组织。另外，也可以把优先级高的进程排在更靠近队头的位置
根据优先级是否可以动态改变，可将优先级分为静态优先级和动态优先级两种。
静态优先级:创建进程时确定，之后一直不变。
动态优先级:创建进程时有一个初始值，之后会根据情况动态地调整优先级。
如何合理地设置各类进程的优先级？
•系统进程优先级 高于 用户进程
前台进程优先级 高于 后台进程
操作系统更偏好 IO型进程(或称 //O繁忙型进程)
注:与I/O型进程相对的是计算型进程(或称CPU繁忙型进程)
也就是说：I/O设备和CPU可以并行工作。如果优先让I/O繁忙型进程优先运行的话，则越有可能让I/O设备尽早地投入工作，则资源利用率、系统吞吐量都会得到提升。
如果采用的是动态优先级，什么时候应该调整?
可以从追求公平、提升资源利用率等角度考虑
如果某进程在就绪队列中等待了很长时间，则可以适当提升其优先级
如果某进程占用处理机运行了很长时间，则可适当降低其优先级
如果发现一个进程频繁地进行I/O操作，则可适当提升其优先级
其实高响应比优先中的响应比就可以类比这里的优先级
优点:用优先级区分紧急程度、重要程度，适用于实时操作系统。可灵活地调整对各种作业/进程的偏好程度。
缺点:若源源不断地有高优先级进程到来，则可能导致饥饿。
是否会产生饥饿
会
6.多级反馈队列调度算法
FCFS算法的优点是公平。SJF 算法的优点是能尽快处理完短作业，平均等待/周转时间等参数很优秀。时间片轮转调度算法可以让各个进程得到及时的响应。优先级调度算法可以灵活地调整各种进程被服务的机会。能否对其他算法做个折中权衡?得到一个综合表现优秀平衡的算法呢?这就是多级反馈队列调度算法。
这个算法的规则如下：
1.设置多级就绪队列，各级队列优先级从高到低，时间片从小到大
2.新进程到达时先进入第1级队列，按FCFS原则排队等待被分配时间片，若用完时间片进程还未结束，则进程进入下一级队列队尾。如果此时已经是在最下级的队列，则重新放回该队列队尾
3.只有第k级队列为空时，才会为k+1级队头的进程分配时间片
这个算法用于进程调度，不能用于作业调度
是否可抢占
抢占式的算法。在k级队列的进程运行过程中，若更上级的队列(1~k-1级)中进入了一个新进程，则由于新进程处于优先级更高的队列中，因此新进程会抢占处理机，原来运行的进程放回k级队列队尾。
例题:各进程到达就绪队列的时间、需要的运行时间如下表所示。使用多级反馈队列调度算法，分析进程运行的过程。
设置多级就绪队列，各级队列优先级从高到低，时间片从小到大。新进程到达时先进入第1级队列，按FCFS原则排队等待被分配时间片。若用完时间片进程还未结束，则进程进入下一级队列队尾。如果此时已经在最下级的队列，则重新放回最下级队列队尾。
流程如下：
1.0时刻，P1进程到达，放入第一级队列，P1被分配给处理机
但是第一级队列的时间片为1，所以P1进入下一级队列的队尾，并且P2到达第1级队列，如下图所示，由于第1级队列还没有处理完，所以不会处理P1，先处理P2
由于第1级队列时间片为1，所以P2处理时间为1，进入2级队列
由于第1级队列为空，所以可以处理第2级队列，由于P1在对头，所以P1被分配处理机
P1执行完后还剩余时间，所以P1进入下一个队列
由于还有进程在2级队列中，所以P2上处理机
在P2上处理机运行的时候，第5时间P3到达第1队列
此时因为有更高优先级的进程到达，所以此时会发生抢占处理机的情况，所以P2会被剥夺处理机，并且放回原来的队列，即2级队列，P3上处理机处理。
刚好P3运行时间为1，所以P3运行完后，就结束进程
接下来是P2进程上处理机处理，并且P2运行完2个时间后，结束进程了
高优先级的进程都运行完后，P1就可以上处理机处理，继续运行4个单元的时间，但是P1的运行时间还不足8，并且P1已经在最下面1级队列，所以P1只能被放到这一级队列的队尾，继续上处理机运行，P1完成，调出内存
各个进程运行时刻具体如下（括号内为各进程运行时间）：
多级反馈队列的优点:
1.对各类型进程相对公平(FCFS的优点);
2.每个新到达的进程都可以很快就得到响应(RR的优点);
3.短进程只用较少的时间就可完成(SPF的优点);
4.不必实现估计进程的运行时间(避免用户作假,即被识别为短进程但是其实本身为长进程)可灵活地调整对各类进程的偏好程度，比如CPU密集型进程、I/O密集型进程(拓展:可以将因I/O而阻塞的进程重新放回原队列，这样I/O型进程就可以保持较高优先级)
是否会导致饥饿
会导致饥饿，若有源源不断的进程到达1级队列，并且都是短进程，在第1级队列就能被处理完，那么已经被降级为低优先级的进程就有可能长期得不到服务。
总结如下：
比起早期的批处理操作系统来说，由于计算机造价大幅降低，因此之后出现的交互式操作系统(包括分时操作系统、实时操作系统等)更注重系统的响应时间、公平性、平衡性等指标。而这几种算法恰好也能较好地满足交互式系统的需求。因此这三种算法适合用于交互式系统。(比如UNIX使用的就是多级反馈队列调度算法)
7.多级队列调度算法
系统中按进程类型设置多个队列，并且给队列设置不同的优先级，进程创建成功后插入某个队列。如图所示：
队列之间可采取固定优先级或时间片划分
固定优先级：高优先级空时低优先级进程才能被调度
时间片划分：如三个队列分配时间50%、40%、10%，例如100ms的时间给系统进程分配50ms，给交互式进程分配40ms，给批处理进程分配10ms，这个可以保证，固定时间内每个进程至少被响应一次。
并且各队列可采用不同的调度策略，例如：系统进程队列采用优先级调度，交互式队列采用时间片轮转调度（RR），批处理队列采用（先来先服务调度）FCFS
所以多级队列调度算法的过程就是：
调度发生时，首先选中一个队列插入，再根据队列的调度算法，选取队列中的某个进程上处理机运行
