2 常用调度算法

⽬录1.2.3.1.2.4.1.2.5. 常⽤调度算法总结分类： 2013-08-10 17:59 71⼈阅读 (0)调度算法是指：根据系统的资源分配策略所规定的资源分配算法，如任务A在执⾏完后，选择哪个任务来执⾏，使得某个因素（如进程总执⾏时间，或者磁盘寻道时间等）最⼩。

对于不同的系统⽬标，通常采⽤不同的调度算法。

⼏个常⽤的操作系统进程调度算法。

1 先来先服务（队列）先来先服务(FCFS)调度算法是⼀种最简单的调度算法，该算法既可⽤于作业调度，也可⽤于进程调度。

当在作业调度中采⽤该算法时，每次调度都是从后备作业队列中选择⼀个或多个最先进⼊该队列的作业，将它们调⼊内存，为它们分配资源、创建进程，然后放⼊就绪队列。

在进程调度中采⽤FCFS算法时，则每次调度是从就绪队列中选择⼀个最先进⼊该队列的进程，为之分配处理机，使之投⼊运⾏。

该进程⼀直运⾏到完成或发⽣某事件⽽阻塞后才放弃处理机。

缺点：⽐较有利于长作业，⽽不利于短作业。

有利于CPU繁忙的作业，⽽不利于I/O 繁忙的作业。

2 最短优先（优先队列）最短优先调度算法是指对短作业或短进程优先调度的算法。

它们可以分别⽤于作业调度和进程调度。

短作业优先(SJF)的调度算法是从后备队列中选择⼀个或若⼲个估计运⾏时间最短的作业，将它们调⼊内存运⾏。

⽽短进程优先(SPF)调度算法则是从就绪队列中选出⼀个估计运⾏时间最短的进程，将处理机分配给它，使它⽴即执⾏并⼀直执⾏到完成，或发⽣某事件⽽被阻塞放弃处理机时再重新调度。

缺点：长作业的运⾏得不到保证。

2 ⾼优先权优先调度算法2.1 优先权调度算法的类型为了照顾紧迫型作业，使之在进⼊系统后便获得优先处理，引⼊了最⾼优先权优先(FPF)调度算法。

此算法常被⽤于批处理系统中，作为作业调度算法，也作为多种操作系统中的进程调度算法，还可⽤于实时系统中。

当把该算法⽤于作业调度时，系统将从后备队列中选择若⼲个优先权最⾼的作业装⼊内存。

分布式系统中的任务调度算法1. 轮询调度算法（Round Robin）：将任务按顺序分配给所有可用的计算节点，每个节点依次接收任务直到全部节点都接收到任务，然后重新开始分配。

这种调度算法简单易实现，但不能根据节点负载情况做出合理调度决策。

2. 随机调度算法（Random）：随机选择一个可用的计算节点，将任务分配给它。

这种调度算法简单高效，但不能保证节点的负载平衡。

3. 加权轮询调度算法（Weighted Round Robin）：为每个计算节点设置一个权重值，根据权重值的大小将任务分配给相应的计算节点。

这种调度算法可以根据节点的性能和资源情况进行灵活调整，实现负载均衡。

4. 最小任务数优先算法（Least Task First）：选择当前任务最少的计算节点，将任务分配给它。

这种调度算法可以实现最小负载优先策略，但不能考虑计算节点的性能差异。

1. 最短任务时间优先算法（Shortest Job First）：根据任务的处理时间，选择处理时间最短的计算节点，将任务分配给它。

这种调度算法可以最小化任务的执行时间，但无法适应节点负载波动的情况。

2. 最靠近平均负载算法（Nearest Load First）：选择负载最接近平均负载的计算节点，将任务分配给它。

这种调度算法可以实现负载均衡，但每次任务调度需要计算计算节点的负载，并更新平均负载值，造成一定的开销。

3. 动态加权轮询调度算法（Dynamic Weighted Round Robin）：根据各个计算节点的负载情况动态调整其权重值，实现负载均衡。

这种调度算法能够根据系统负载情况作出灵活调度决策，并适应系统负载波动的情况。

4. 自适应任务调度算法（Adaptive Task Scheduling）：根据任务的执行状态动态调整任务分配策略。

这种调度算法可以根据任务执行情况实时调整任务分配，提高系统的性能和吞吐量。

1.基于遗传算法的任务调度算法：将任务调度问题建模为一个优化问题，并使用遗传算法等优化算法进行求解。

用于作业调度的算法作业调度是计算机操作系统中的一个重要概念，它指的是在多个进程同时运行时，如何合理地分配CPU资源，使得系统能够高效地完成各项任务。

作业调度算法是实现作业调度的关键，下面将详细介绍几种常见的作业调度算法。

一、先来先服务（FCFS）算法先来先服务（FCFS）算法是最简单也是最容易实现的一种作业调度算法。

该算法按照进程到达时间的顺序依次执行，即当一个进程到达后，如果当前没有正在执行的进程，则立即执行该进程；否则将该进程加入等待队列中，并等待前面所有进程执行完毕后再进行处理。

FCFS算法优点在于简单易实现，并且保证了公平性。

但由于没有考虑到不同进程的优先级和执行时间等因素，因此可能会导致长任务等待时间过长、短任务响应时间过长等问题。

二、短作业优先（SJF）算法短作业优先（SJF）算法是一种根据作业长度进行排序的调度策略。

该算法按照各个进程需要占用CPU时间片长度进行排序后依次执行，即当一个新的进程到达时，如果其需要占用的时间片长度比当前正在执行的进程短，则立即切换到该进程进行处理，否则将该进程加入等待队列中，并等待前面所有进程执行完毕后再进行处理。

SJF算法优点在于能够最大限度地缩短作业响应时间，提高系统的吞吐量。

但由于需要预测每个进程需要占用的时间片长度，因此实现起来较为困难，并且可能会出现“饥饿”现象，即长时间等待CPU资源的进程无法得到及时处理。

三、优先级调度算法优先级调度算法是一种按照不同进程的优先级进行排序的调度策略。

该算法将每个进程赋予一个优先级值，根据优先级值高低依次执行，即当一个新的进程到达时，如果其优先级比当前正在执行的进程高，则立即切换到该进程进行处理，否则将该进程加入等待队列中，并等待前面所有优先级更高的进程执行完毕后再进行处理。

优先级调度算法可以根据不同任务类型和紧急性进行灵活调整，并且可以避免长任务等待时间过长、短任务响应时间过长等问题。

但由于可能会出现“饥饿”现象和优先级反转等问题，因此需要进行适当的优化和调整。

常用的调度算法调度算法是指操作系统中用于决定进程何时执行、何时暂停等的一种算法。

常用的调度算法包括先来先服务（FCFS）、短作业优先（SJF）、优先级调度、时间片轮转等。

下面将对这些常用的调度算法进行详细介绍。

一、先来先服务（FCFS）先来先服务是最简单的调度算法之一，它按照进程到达的顺序进行调度，即谁先到谁先执行。

这种算法容易实现，但是存在“饥饿”现象，即如果某个进程长时间等待，则其他进程可能会一直占用CPU资源，导致该进程无法得到执行。

因此，在实际应用中，FCFS很少被使用。

二、短作业优先（SJF）短作业优先是一种以作业运行时间为依据的调度算法。

它通过预测每个进程需要运行的时间，并将其按照运行时间从小到大排序，然后依次执行。

这种算法可以最大限度地减少平均等待时间和平均周转时间，并且不会出现“饥饿”现象。

但是，在实际应用中，由于很难准确预测每个进程需要运行的时间，因此SJF也存在缺陷。

如果预测不准确，那么就会出现长作业等待短作业的情况，导致长作业的等待时间变长。

三、优先级调度优先级调度是一种按照进程优先级进行调度的算法。

每个进程都有一个优先级，系统会根据进程的优先级来决定下一个要执行的进程。

通常情况下，优先级越高的进程越有可能得到CPU资源。

但是，如果某个进程的优先级一直比其他进程高，那么其他进程就会一直等待，导致“饥饿”现象。

此外，在实际应用中，由于不同进程之间的优先级差别较大，因此可能会导致低优先级的进程长时间等待。

四、时间片轮转时间片轮转是一种按照时间片进行调度的算法。

它将CPU资源划分成若干个时间片，并将每个时间片分配给一个正在运行或等待运行的进程。

当一个进程用完了它所分配到的时间片后，系统会将其挂起，并将CPU资源分配给下一个等待运行的进程。

这种算法可以避免“饥饿”现象，并且能够保证所有正在运行或等待运行的进程都能够得到CPU资源。

但是，如果时间片太小，会导致进程频繁切换，影响系统性能；如果时间片太大，会导致长作业等待时间变长。

操作系统中的进程调度与资源分配算法在操作系统中，进程调度与资源分配算法是实现多任务并发执行的关键。

进程调度算法决定了哪些进程有权利使用CPU，并且在何时和多长时间内使用；而资源分配算法则决定了如何分配和管理系统中的资源，以满足进程的需要。

本文将探讨几种常见的进程调度与资源分配算法。

一、先来先服务（First-Come, First-Served）算法先来先服务是最简单的进程调度算法之一，它按照进程到达的顺序进行调度。

具体来说，当一个进程抵达系统时，系统会为其分配CPU，并且一直运行直到该进程结束或者发生阻塞。

这种算法的优点是简单易实现，但是存在长作业等待时间长的缺点。

二、短作业优先（Shortest Job First）算法短作业优先算法是基于任务的执行时间来进行调度的。

在该算法中，系统会选择最短执行时间的进程来先运行。

这样可以最大限度地减少平均等待时间，提高系统的响应速度。

然而，此算法需要预先知道每个进程的执行时间，而且对于长作业而言，存在“饥饿”的问题。

三、最高优先级（Highest Priority）算法最高优先级算法将每个进程赋予一个优先级，CPU将会优先调度优先级最高的进程。

这种算法可以确保紧急任务或重要任务得到及时的处理，但是当优先级存在相差较大的情况下，需要小心避免低优先级任务的饥饿问题。

四、时间片轮转（Round-Robin）算法时间片轮转算法把每个进程分配一个固定的时间片，例如10毫秒，每个进程运行一段时间后就切换到下一个进程，循环进行。

这种算法公平地分配CPU时间，并且能够有效避免长作业等待时间长的问题。

但是，如果时间片设置过小，会导致进程切换过于频繁，系统开销较大。

反之，设置过大可能会影响系统的响应速度。

资源分配算法也是操作系统中至关重要的一部分，下面列举几种常见的资源分配算法。

一、固定分配（Fixed Allocation）算法固定分配算法将系统的资源按比例分配给不同的进程。

两种调度算法结合的例子以下是 8 条关于两种调度算法结合的例子：1. 先来先服务和最短作业优先结合起来岂不是超厉害？就好比去超市排队结账，先到的人先服务就像先来先服务，这时候来了个只买一瓶水的人，那当然优先让他结账呀，这就是最短作业优先嘛！比如处理一批任务，先按照先来的顺序进行一部分，然后遇到短的任务就赶紧先处理它。

2. 时间片轮转和优先级调度结合也很有意思呀！你可以想象成玩游戏轮流上场，但是厉害的角色有优先上场的机会。

在计算机里，一些任务先轮流执行一小段时间，可要是有重要的高优先级任务来了，就先让它执行，多棒呀！像安排课程表的时候，先大家轮着上一些课，突然有个紧急重要的课程就插队先上。

3. 有没有想过最短剩余时间优先和多级反馈队列结合呀？这就像运动会比赛，看谁剩下的路程最短就优先让他跑，可又有不同等级的赛道。

比如在系统中，先关注剩余时间短的任务，同时又按照不同重要性把任务放在不同队列里，是不是感觉很神奇啊！好比医院看病，着急的病人先看，同时不同病症的病人又在不同区域等待。

4. 高响应比优先和抢占式调度结合不是很绝吗？响应比高就像人气高，该优先，而抢占式就像突然有人插队。

比如工作中，一直努力的人应该先得到机会，但要是来了个特别紧急的事情就得抢占先处理。

这不就是类似上课好好表现的同学有优先发言机会，但要是老师突然有重要事情要说，那就得先让老师说了嘛！5. 公平共享调度和彩票调度结合，哇塞，这怎么理解呢？就好比分蛋糕要公平，但偶尔也得靠运气。

处理任务时既要保证公平的分配资源，偶尔又来点惊喜靠运气决定顺序，这多有趣呀！就像抽奖一样，大家都有机会，但也有运气成分在呢！比如分配资源给不同团队，既要保证基本公平，又可能有意外的机会给某个团队。

6. 反馈调度和随机调度结合，岂不是充满了变数？就像是走路，大方向是按照反馈调整，但偶尔也会莫名其妙走个岔路。

在系统里，根据运行情况反馈调整，时不时又来个随机的安排，是不是很让人期待啊！就像准备出门，本来计划好了路线，可突然又心血来潮想去个别的地方。

算子调度算法（Operator Scheduling Algorithm）是指在并行计算中，将任务分配给不同的处理器或计算单元以实现高效的任务调度和资源利用。

以下是几种常见的算子调度算法：
1.静态调度算法：在任务执行之前，根据任务的特性和系统的资源情况，预先确定任务的
调度顺序。

常见的静态调度算法包括最早完成时间优先（Earliest Finish Time, EFT）、任务划分后的负载均衡等。

2.动态调度算法：根据任务的动态变化和系统的实时状态，实时地选择最佳的任务调度策
略。

常见的动态调度算法包括最短作业优先（Shortest Job First, SJF）、最高响应比优先（Highest Response Ratio Next, HRRN）等。

3.启发式调度算法：基于经验或规则进行任务调度决策，以求得满足某种优化目标的近似
最优解。

常见的启发式调度算法包括遗传算法、模拟退火算法等。

4.贪心调度算法：每次选择当前看起来最优的任务调度策略，而不考虑全局最优解。

常见
的贪心调度算法包括最小剩余时间优先（Shortest Remaining Time First, SRTF）等。

5.基于学习的调度算法：根据历史数据和机器学习方法，训练模型来预测任务执行时间和
资源需求，从而进行任务调度决策。

常见的基于学习的调度算法包括神经网络、决策树等。

这些算子调度算法根据任务特性、系统资源和优化目标的不同，选用合适的算法可以提高并行计算的效率和性能。

处理机调度的常用算法包括以下几种：
1. 先来先服务调度算法（FCFS，First Come First Service）：这是一种最简单的调度算法，按先后顺序进行调度。

既可用于作业调度，也可用于进程调度。

2. 短作业优先调度算法（SJF/SPF，Shortest Job First）：该算法根据作业长短进行调度，有利于短作业（进程）的完成。

3. 高响应比优先调度算法（HRRN，Highest Response Raito Next）：该算法综合考虑了作业长短和等待时间，能够适用于短作业较多的批处理系统中，但长作业的运行可能得不到保证。

4. 基于时间片的轮转调度算法（RR，Round Robin）：该算法将系统中所有的就绪进程按照FCFS原则，排成一个队列。

每次调度时将CPU 分派给队首进程，让其执行一个时间片。

时间片的长度从几个ms到几百ms。

在一个时间片结束时，发生时钟中断。

调度程序据此暂停当前进程的执行，将其送到就绪队列的末尾，并通过上下文切换执行当前就绪的队首进程。

进程阻塞情况发生时，未用完时间片也要出让CPU。

这些算法各有优缺点，需要根据实际应用场景选择合适的算法。

操作系统常⽤调度算法在操作系统中存在多种调度算法，其中有的调度算法适⽤于作业调度，有的调度算法适⽤于进程调度，有的调度算法两者都适⽤。

下⾯介绍⼏种常⽤的调度算法。

先来先服务(FCFS)调度算法FCFS调度算法是⼀种最简单的调度算法，该调度算法既可以⽤于作业调度也可以⽤于进程调度。

在作业调度中，算法每次从后备作业队列中选择最先进⼊该队列的⼀个或⼏个作业，将它们调⼊内存，分配必要的资源，创建进程并放⼊就绪队列。

在进程调度中，FCFS调度算法每次从就绪队列中选择最先进⼊该队列的进程，将处理机分配给它，使之投⼊运⾏，直到完成或因某种原因⽽阻塞时才释放处理机。

下⾯通过⼀个实例来说明FCFS调度算法的性能。

假设系统中有4个作业，它们的提交时间分别是8、8.4、8.8、9，运⾏时间依次是2、1、0.5、0.2，系统⾤⽤FCFS调度算法，这组作业的平均等待时间、平均周转时间和平均带权周转时间见表2-3。

表2-3 FCFS调度算法的性能作业号提交时间运⾏时间开始时间等待时间完成时间周转时间带权周转时间18280102128.4110 1.611 2.6 2.638.80.511 2.211.5 2.7 5.4490.211.5 2.511.7 2.713.5平均等待时间 t = (0+1.6+2.2+2.5)/4=1.575平均周转时间 T = (2+2.6+2.7+2.7)/4=2.5平均带权周转时间 W = (1+2.6+5.牡13.5)/4=5.625FCFS调度算法属于不可剥夺算法。

从表⾯上看，它对所有作业都是公平的，但若⼀个长作业先到达系统，就会使后⾯许多短作业等待很长时间，因此它不能作为分时系统和实时系统的主要调度策略。

但它常被结合在其他调度策略中使⽤。

例如，在使⽤优先级作为调度策略的系统中，往往对多个具有相同优先级的进程按FCFS原则处理。

FCFS调度算法的特点是算法简单，但效率低；对长作业⽐较有利，但对短作业不利（相对SJF和⾼响应⽐）；有利于CPU繁忙型作业，⽽不利于I/O繁忙型作业。

几种操作系统调度算法操作系统调度算法是操作系统中用于确定进程执行的顺序和优先级的一种方法。

不同的调度算法有不同的优缺点，适用于不同的场景和需求。

下面将介绍几种常见的操作系统调度算法：1.先来先服务（FCFS）调度算法:先来先服务调度算法是最简单的调度算法之一、按照进程到达的顺序进行调度，首先到达的进程先执行，在CPU空闲时执行下一个进程。

这种算法实现简单，并且公平。

但是，由于没有考虑进程的执行时间，可能会导致长作业时间的进程占用CPU资源较长时间，从而影响其他进程的响应时间。

2.短作业优先（SJF）调度算法:短作业优先调度算法是根据进程的执行时间进行排序，并按照执行时间最短的进程优先执行。

这种算法可以减少平均等待时间，提高系统的吞吐量。

然而，对于长作业时间的进程来说，等待时间会相对较长。

3.优先级调度算法:优先级调度算法是根据每个进程的优先级来决定执行顺序的。

优先级可以由用户设置或者是根据进程的重要性、紧迫程度等因素自动确定。

具有较高优先级的进程将具有更高的执行优先级。

这种算法可以根据不同情况进行灵活调度，但是如果不恰当地设置优先级，可能会导致低优先级的进程长时间等待。

4.时间片轮转（RR）调度算法:时间片轮转调度算法将一个固定的时间片分配给每个进程，当一个进程的时间片用完时，将该进程挂起，调度下一个进程运行。

这种算法可以确保每个进程获得一定的CPU时间，提高系统的公平性和响应速度。

但是，对于长时间运行的进程来说，可能会引起频繁的上下文切换，导致额外的开销。

5.多级反馈队列（MFQ）调度算法:多级反馈队列调度算法将进程队列划分为多个优先级队列，每个队列有不同的时间片大小和优先级。

新到达的进程被插入到最高优先级队列，如果进程在时间片内没有完成，则被移到下一个较低优先级队列。

这种算法可以根据进程的执行表现自动调整优先级和时间片，更好地适应动态变化的环境。

以上是几种常见的操作系统调度算法，每种算法都有其优缺点和适用场景。