CPU调度

多进程与多线程的提出根本上是为了做大化CPU的利用率，调度也是如此

多数程序都是通过IO读取数据，之后经过CPU的运算后再通过IO输出，基本就是CPU与IO操作轮换进行。

通过分析进程对IO和CPU的占用，可以将进程分为两类：
1. CPU绑定的进程
2. IO绑定的进程

CPU scheduling decisions may take place:

• Switch from running to waiting state –> nonpreemptive
• Switch from running to ready state –> preemptive
• Switch from waiting to ready –> preemptive
• Terminates –> nonpreemptive

抢占式(preemptive)和非抢占式(nonpreemptive)

• 抢占式是指当下一个进程要运行时，不管当前进程是否结束，强行切换CPU。
• 非抢占式是指当下一个进程到来时，必须等待直到当前进程主动让出CPU。

CPU调度选择进程后还需要为其分配CPU，这个过程称作dispatch

Dispatcher involves:

• Switching context
• Switching to user mode
• Jumping to the proper location in the user program to restart that program

调度策略

调度算法优良的指标

• CPU利用率
• 吞吐率 —> 单位时间内完成的进程
• 周转时间(wall time) —>进程从创建到结束的时间
• 等待时间 —> 在就绪队列中的时间
• 响应时间 —> 当事件产生到能够运行之间的时间

CPU利用率和吞吐率是针对整个系统的，而最后三条是针对单一进程的

分类

1. FCFS 先来先服务

   谁先到谁先执行

2. Non-Preemptive SJF 非抢占式最短作业优先

   运行所占时间最短的先运行，运行过程中不能被抢占

3. Preemptive SJF 抢占式最短作业优先

   运行所占时间最短的先运行，运行过程中可以被抢占

调度最有效的依据是进程将来在CPU上消耗的时间，并期望用时最短的进程最优先运行。
但是系统不知道进程将来要运行多长时间，所以应该统计过去，预测未来。下面所说的多级反馈队列可以实现这一点

调度策略

1. 优先级调度
   优先级高的先运行，但有一个问题，就是优先级低的进程可能被饿死。
2. Round Robin(时间片轮转法)

两种方法的结合
时间片论转法在就绪队列里选择优先级高的进程先运行

数据结构对调度的实现

1. 多级队列
   将所有进程分成多个不同优先级的队列
   
   • 实时性进程
   • 系统进程
   • 交互式进程
   • 批处理进程
   • 学生进程
2. 多级反馈队列(Multilevel Feedback Queue)
   这种策略是当代系统中普遍采用的策略，反馈是表示对之前进程行为的统计，预测未来
   预测的实现方法：
   
   • 新加入的进程先置于最高优先级，如果将分配的时间片一次就用光了，那么就将其放入下一级队列，如果又用光了，那么再降一级；如果进程在当前所在优先级没能将其分配的时间片用光的话，那么就留在此优先级；如果优先级比较低的进程做过一次IO，那么它的优先级就会提高一点。
   • 只要有一次用光所在优先级的时间片，那么就降优先级
   • 优先级越低的队列，使用CPU越多，优先级越高的队列，使用IO越多

总结：进程调度最常用的方法是时间片轮转法，实现的策略是多级反馈队列