操作系统学习笔记2.2调度

调度的概念和层次

七状态模型

总结

进程调度的时间，切换

调度方式

调度器和闲逛进程

调度算法的评价指标

利用率：CPU利用世家
系统吞吐量：总共完成作业/时间
周转时间：

等待时间：

调度算法

先来先服务

先后顺序
原理：按照进程到达的顺序来调度，先到达的进程先执行。
优点：简单易实现，公平性较好。
缺点：平均等待时间较长，容易发生“短进程等待长进程”的问题，导致“队头阻塞”现象。
有利于长作业，不利于短作业，CPU繁忙

短作业优先

比较谁作业时间短
原理：选择执行时间最短的进程优先执行，以最小化平均等待时间。
优点：可以减少平均等待时间，适用于批处理系统。
缺点：需要事先知道各进程的执行时间，不适合实时系统，容易导致长作业的饥饿。

最短剩余时间优先算法

谁先拉好屎谁占着坑位，时间长让出来。

时间片轮转

原理：为每个进程分配一个固定的时间片（Time Quantum），进程按顺序循环执行，每次执行不超过时间片的长度。
优点：适合时间共享系统，公平性好，每个进程都有机会执行。
缺点：如果时间片太长，算法会退化为FCFS；如果时间片太短，会导致频繁上下文切换，增加开销。

优先级调度算法

原理：每个进程被赋予一个优先级，优先级高的进程先执行。
分类：
抢占式：高优先级进程到来时，可以中断当前进程。
非抢占式：当前进程完成后，调度下一个优先级最高的进程。
优点：适合对任务重要性区分明显的场景。
缺点：可能导致低优先级任务饥饿，通常需要老化机制来解决。

多级反馈队列调度（Multilevel Feedback Queue Scheduling）

原理：结合优先级调度和轮转调度，进程首次进入系统时，优先级较高，随着时间推移优先级降低，且允许进程在不同队列之间移动。
优点：动态调整进程优先级，适应性强，可以防止饥饿问题。
缺点：调度机制复杂，参数设置影响算法效果。

上下文切换

上下文切换（Context Switching）是操作系统多任务处理中的一个重要概念，指的是在多任务系统中，CPU从执行一个进程切换到另一个进程的操作。

上下文切换的过程

1. 保存当前进程的状态：操作系统保存当前运行进程的状态，包括CPU寄存器、程序计数器、内存管理信息等，以便稍后可以恢复该进程。

2. 加载新进程的状态：操作系统从先前保存的某个进程的上下文信息中恢复数据，然后将这些数据加载到CPU中，准备执行新的进程。

3. 恢复新进程的执行：恢复的进程开始从之前停止的地方继续执行。

上下文切换的类型

• 进程上下文切换：操作系统在两个不同的进程之间切换。每个进程拥有自己的地址空间，所以上下文切换需要保存和恢复更多的状态信息。

• 线程上下文切换：同一进程的不同线程之间切换，由于线程共享同一地址空间，所以只需切换部分状态（如寄存器、栈指针等）。

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