进程调度目标和调度方式
进程调度目标和方式概述
进程调度的目标和方式直接影响操作系统对资源的分配效率。主要目标包括公平性、高效率、平衡性、高吞吐量和策略强制执行，不同类型的操作系统对这些目标的侧重点有所不同。
进程调度目标
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公平性：确保每个进程都能公平地获得 CPU 执行的机会，避免出现“饥饿”现象。要在保证优先权的基础上，实现进程执行的公平性。
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高效率：尽可能让 CPU 保持“忙碌”状态，减少空闲等待时间，从而提高处理机的利用率。公式如下：
\[ \text{CPU 的利用率} = \frac{\text{CPU 有效工作时间}}{\text{CPU 有效工作时间 + CPU 空闲等待时间}} \] -
平衡性：系统中有不同类型的进程（如计算型和 I/O 型），调度算法应保证 CPU 和其他资源的负载平衡，以避免资源闲置。
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高吞吐量：提高系统的处理能力，使每个进程的等待时间尽可能短，从而增加单位时间内完成的进程数量。
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策略强制执行：严格执行预定的调度策略，包括安全策略，即使会引发某些工作延迟。
不同系统的调度目标
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多道批处理系统：重点在于高效利用系统资源，提升吞吐量并缩短平均周转时间。
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分时操作系统：更关注用户的公平性和及时响应性，通常采用时间片轮转调度算法，频繁的任务切换增加了系统开销。
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实时操作系统：保证实时进程及时响应，调度算法的特点是可抢占性，确保实时任务按时执行。
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通用操作系统：主要追求资源的使用公平性和均衡性，没有特殊的调度要求。
进程调度方式
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非抢占方式：
- 在这种方式下，一旦进程获得 CPU 控制权，就可以一直运行到完成或被阻塞，才将处理机交给其他进程。
- 优点：实现简单，系统开销小，适合批处理系统。
- 缺点：无法应对实时任务需求，不能满足严格的响应时间要求。
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抢占方式：
- 调度程序根据特定原则（如优先权、短进程优先、时间片轮转）可以中断正在运行的进程，将 CPU 分配给其他更需要的进程。
- 抢占原则：
- 优先权原则：优先级高的进程可以中断低优先级进程。
- 短进程优先原则：短进程可以抢占长进程的执行。
- 时间片原则：每个进程按时间片轮流占用 CPU，时间片到则切换到下一个进程，适用于分时系统。
不同的调度方式适合不同场景，在实时系统中通常采用抢占方式，以确保关键任务按时完成；在批处理系统中则倾向于使用非抢占方式，降低系统开销。