批處理系統中採用的排程演算法

重要指標（吞吐量，週轉時間，CPU利用率，公平平衡）

• 非搶佔式的先來先服務演算法（FCFS）：按照程序就緒的先後順序使用CPU
  
  • 特點：公平，實現簡單，但是長程序後面的短程序需要等待很長時間，不利於使用者體驗。

• 非搶佔式的最短作業優先（SJF）：具有最短完成時間的程序優先執行

• 最短剩餘時間優先（SRTN）：SJF搶佔式版本，即當一個新就緒的程序比當前執行程序具有更短完成時間時，系統搶佔當前程序，選擇新就緒的程序執行。

  • 短作業優先排程演算法特點：改善短作業的週轉時間，但如果源源不斷有短任務到來，可能使長的任務長時間得不到執行，產生飢餓現象。

• 最高相應比優先演算法（HRRN）：是一個綜合演算法，排程時，首先計算每個程序的響應比R，之後總是選擇R最高的程序執行。

  • 響應比R=（等待時間+處理時間）/處理時間

互動系統中採用的排程演算法：

重要指標（響應時間，公平平衡）

• 時間片輪轉排程演算法： 每個程序被分配一個時間片，允許該程序在該時間段執行，如果在時間片結束時該程序還在執行，則剝奪CPU並分配給另一個程序，如果該程序在時間片結束前阻塞或結束，則CPU立即進行切換。

  • 當時間片選擇太長，其降級為先來先服務演算法，引起對短的互動請求響應時間長
  • 當時間片選擇太短，會導致頻繁的程序切換，浪費CPU時間。
  • 通常選擇為20ms~50ms.
  • 對程序表中不同程序的大小差異較大的有利，而對程序都是相同大小的不利。

• 虛擬輪轉法：主要基於時間片輪轉法進行改進，解決在CPU排程中對於I/O密集型程序的不友好。其設定了一個輔助佇列，對於I/O型程序執行完一個時間片之後，則進入輔助佇列，CPU排程時總是先檢查輔助佇列是否為空，如果不為空總是優先排程輔助佇列裡的程序，直到為空，才排程就緒佇列的程序。

• 最高優先順序排程演算法：選擇優先順序最高的程序優先執行。

  • 優先順序可以靜態不變，也可以動態調整
  • 優先數決定優先順序
  • 就緒佇列可以按照優先順序組織
  • 實現簡單，但不公平，可能導致優先順序低的程序產生飢餓現象。
  • 可能產生優先順序反轉問題（基於優先順序的搶佔式演算法），即一個低優先順序程序持有一個高優先順序程序所需要的資源，使得高優先順序程序等待低優先順序程序執行。

• 多級反饋佇列排程演算法：

  • 設定多個就緒佇列，併為各個佇列賦予不同的優先順序。第一個佇列的優先順序最高，依次遞減優先順序。
  • 對於各個佇列程序執行時間片的大小也不同，優先順序越高的佇列，分配到的時間片越少。
  • 當第一級佇列為空時，再第二級佇列進行排程，依次類推，各級佇列按照時間片輪轉方式進行排程。
  • 當一個新程序建立後，首先把它放入第一佇列的末尾。按照FCFS原則排隊等待排程。當輪到該程序執行時，如它在該時間片完成，便可準備撤離系統，如果它在一個時間片結束時尚未完成，則排程程式便將該程序轉入第二佇列的末尾，再同樣地按照FCFS原則等待排程執行。依次類推。

各種排程演算法比較：