Linux操作系統支持多種進程調度策略,以滿足不同應用場景的需求。主要的調度策略包括以下幾種:
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先來先服務(FCFS,First-Come, First-Served):
- 工作原理:進程按照到達順序進入就緒隊列,CPU依次執行隊列中的進程。
- 優點:實現簡單,公平性較高。
- 缺點:可能導致“饑餓”現象,長作業會阻塞短作業;平均等待時間較長,不適合交互式系統。
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短進程優先(SPF,Shortest Process First):
- 工作原理:選擇當前就緒隊列中運行時間最短的進程執行。
- 優點:減少平均等待時間,適合短作業。
- 缺點:長作業可能“饑餓”。
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最短剩余時間優先(SRT,Shortest Remaining Time):
- 工作原理:選擇剩余運行時間最短的進程執行。
- 優點:進一步優化平均等待時間。
- 缺點:需要頻繁計算剩余時間,開銷較大。
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優先級調度算法(PSA,Priority Scheduling Algorithm):
- 工作原理:每個進程分配一個優先級,CPU選擇優先級最高的進程執行;可以是搶占式或非搶占式。
- 優點:靈活,可根據任務重要性調整優先級。
- 缺點:低優先級進程可能“饑餓”;動態調整優先級會增加開銷。
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高響應比優先(HRRN,Highest Response Ratio Next):
- 工作原理:選擇響應比最高的進程執行,響應比 = (等待時間 + 運行時間) / 運行時間。
- 優點:兼顧公平性和效率,減少平均等待時間。
- 缺點:需要計算響應比,開銷較大。
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時間片輪轉(RR,Round Robin):
- 工作原理:每個進程分配一個時間片(如10ms),時間片用完后切換到下一個進程。
- 優點:公平性高,適合交互式系統。
- 缺點:時間片過大會退化為FCFS。
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多級隊列調度:
- 工作原理:將進程按優先級或類型分配到不同的隊列,每個隊列采用不同的調度算法(如FCFS、RR);隊列之間可以有優先級,高優先級隊列的進程優先執行。
- 優點:靈活,可根據任務類型定制調度策略。
- 缺點:可能導致低優先級隊列的進程“饑餓”。
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多級反饋隊列調度:
- 工作原理:將就緒隊列分為多個子隊列,每個隊列的時間片大小不同;新進程到達首先進入最高優先級隊列,時間片用完后降級到下一隊列;低優先級隊列的時間片較大,避免頻繁切換。
- 優點:動態調整優先級,避免“饑餓”;適合通用操作系統。
- 缺點:實現復雜,開銷較大。
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實時調度策略:
- SCHED_FIFO:先進先出調度策略,適用于實時進程。
- SCHED_RR:時間片輪轉調度策略,適用于實時進程。
- SCHED_DEADLINE:截止時間調度策略,適用于需要嚴格實時保障的程序。
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分時調度策略(SCHED_OTHER):
- 工作原理:通過nice和counter值決定權值,nice越小,counter越大,被調度的概率越大。
- 優點:適用于需要公平性的系統。
- 缺點:實時性較差。
這些調度策略各有優缺點,適用于不同的應用場景。例如,FCFS和RR適用于批處理系統,而實時調度策略適用于需要快速響應的系統。多級反饋隊列調度則適用于需要平衡長作業和短作業處理的應用。