处理器调度

什么是处理器调度

我们知道现如今的CPU往往是多核多线程的，拿作者的电脑举例子：总共4个核心，每个核心可以处理4个线程。也就是说同时能提供16个线程的并行处理。

但是如今的系统非常复杂，再加上各种大型软件，线程需要被创建，执行，销毁等，所需线程数远大于16，所以就需要cpu在不同的程序线程中来回切换，这就称为处理器调度。

调度准则

• 资源利用率
• 平衡资源：应保证所有资源都处于繁忙状态，不应该存在有些闲置，而有些很忙
• 响应时间：交互式的进程的响应时间应尽可能的短
• 周转时间：一个进程从提交到完成所需时间叫做周转时间，周转时间应该尽可能的短
• 吞吐率：应尽量保证每个单位时间内完成的进程数最多
• 公平性：确保每个用户都可以合理的获取系统资源份额

处理器调度层次

长程调度

长程调度发生在新进程的创建中，他决定了一个进程能否被创建，或者创建后是否被置成就绪态，来参加处理器资源的竞争。

中程调度

主要负责内存和外存之间的进程对换，解决内存紧张的问题。

短程调度（重点）

短程调度决定哪一个就绪的线程去占用CPU资源进行执行。

1. 短程调度功能：
   1. 保护当前正在执行进程的现场
   2. 根据算法策略从就绪进程中选择一个，将CPU分配给他
   3. 恢复被调度到的进程的原来现场，从上次放弃的地方继续执行
2. 短程调度的方式：
   1. 剥夺式，抢占式：优先级原则，短进程原则，时间片原则
   2. 非剥夺式，非抢占式：这种方式下，除非当前正在执行的线程主动让出CPU，否则其他线程没有机会执行

短程调度算法

短程调度决定哪一个就绪的线程去占用CPU资源进行执行。为了方便理解思想，我们讨论“单核单线程”的情况。

先来先服务调度

正如名字，“先来先服务”。先进入队列的线程，优先获得CPU的使用权。

缺点：不适合实时操作系统

时间片轮转法

系统将所有的就绪进程按顺序排成一个队列，每次调度 时，按照顺序把 CPU 分配给全部线程，并令其执行相同的时间片。

缺点：容易频繁切换上下文，CPU有效时间比例降低

最短进程优先调度

所需要CPU时间最短的线程优先获取CPU的使用权。

缺点：可能会产生饥饿情况

优先级调度

根据线程的优先级分配CPU。

缺点：难以确定各个线程的优先级。

多级反馈队列轮换法

上述各种调度方法都有一定的缺陷和偏向方面。 多级反馈队列调度算法是一种根据先来先服务原则给就绪队列排序，为就绪队列赋予不同的优先级数，不同的时间片，按照优先级抢占CPU的调度算法。 是一种相对公平，且高效的调度算法。