進程調度演算法設計

A. 進程調度演算法模擬程序設計

public class PrivilegeProcess {
public static void main(String[] args) {
MyQueue myqueue = new MyQueue();//聲明隊列
PCB[] pcb = {new PCB(001,8,1),new PCB(002,7,9),new PCB(003,3,8),new PCB(004,1,7),new PCB(005,7,4)};
PCB para = new PCB();
for(int i=0;i<pcb.length;i++){//初始化後首先執行一次排序，這里使用的是選擇排序，優先順序高的先入隊
for(int j=i;j<pcb.length;j++){
if(pcb[i].privilege < pcb[j].privilege){
para = pcb[i];
pcb[i] = pcb[j];
pcb[j] = para;
}
}
}
System.out.println("初次入隊後各進程的順序：");
for(int i=0;i<pcb.length;i++){
System.out.println("初次入隊後 # processname : " + pcb[i].name + " totaltime : " + pcb[i].totaltime + " privilege :" + pcb[i].privilege);
}
System.out.println();
myqueue.start(pcb);
}
}

class MyQueue {
int index = 0;
PCB[] pc = new PCB[5];
PCB[] pc1 = new PCB[4];
PCB temp = new PCB();

public void enQueue(PCB process){//入隊演算法
if(index==5){
System.out.println("out of bounds !");
return;
}
pc[index] = process;
index++;
}

public PCB deQueue(){//出隊演算法
if(index==0)
return null;
for(int i=0;i<pc1.length;i++){
pc1[i] = pc[i+1];
}
index--;
temp = pc[0];
for(int i=0;i<pc1.length;i++){
pc[i] = pc1[i];
}
return temp;
}

public void start(PCB[] pc){//顯示進程表演算法
while(pc[0].isNotFinish==true||pc[1].isNotFinish==true||pc[2].isNotFinish==true||pc[3].isNotFinish==true||pc[4].isNotFinish==true){
//*注意：||運算符，所有表達式都為false結果才為false,否則為true
for(int i=0;i<pc.length;i++){
pc[i].run(this);
}
System.out.println();
for(int i=0;i<pc.length;i++){//所有進程每執行完一次時間片長度的運行就重新按優先順序排列一次
for(int j=i;j<pc.length;j++){
if(pc[i].privilege < pc[j].privilege){
temp = pc[i];
pc[i] = pc[j];
pc[j] = temp;
}
}
}
}
}
}

class PCB {//聲明進程類
int name,totaltime,runtime,privilege;
boolean isNotFinish;

public PCB(){

}

public PCB(int name, int totaltime, int privilege){
this.name = name;//進程名
this.totaltime = totaltime;//總時間
this.privilege = privilege;//優先順序別
this.runtime = 2;//時間片，這里設值為2
this.isNotFinish = true;//是否執行完畢
System.out.println("初始值： processname : " + name + " totaltime : " + totaltime + " privilege :" + privilege );
System.out.println();
}

public void run (MyQueue mq){//進程的基於時間片的執行演算法
if(totaltime>1){
totaltime-=runtime;//在總時間大於1的時候，總時間=總時間-時間片
privilege--;
System.out.println(" processname : " + name + " remaintime : " + totaltime + " privilege :" + privilege );
}else if(totaltime==1){
totaltime--;//在總時間為1時，執行時間為1
privilege--;
System.out.println(" processname : " + name + " remaintime : " + totaltime + " privilege :" + privilege );
}else{
isNotFinish = false;//總時間為0，將isNotFinish標記置為false
}
if(isNotFinish==true){
mq.deQueue();
mq.enQueue(this);
}
}
}

B. 設計一個按響應比高者優先調度演算法實現進程調度的程序。

只幫你寫點開頭，後面你應該會的
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <iostream.h>

typedef struct node
{
char name[10];
int prio;
int round;
int cputime;
int needtime;
int count;
char state;
struct node *next;
}PCB;
PCB *finish,*ready,*tail,*run,; //隊列指針
int N; //進程數

void zhunbei()
{
run=ready; //就緒隊列頭指針賦值給運行頭指針
run->state='G'; //進程狀態變為運行態]
ready=ready->next; //就緒隊列頭指針後移到下一進程
}
//輸出標題函數
void output1(char a)
{
if(toupper(a)=='P') //優先順序法
cout<<" "<<endl;
cout<<"進程名 佔用CPU時間 已運行時間 還要的時間 輪轉時間片 狀態"<<endl;
}

C. linux - 進程調度

進程調度演算法也稱 CPU 調度演算法，畢竟進程是由 CPU 調度的。

當 CPU 空閑時，操作系統就選擇內存中的某個「就緒狀態」的進程，並給其分配 CPU。

什麼時候會發生 CPU 調度呢？通常有以下情況：

其中發生在 1 和 4 兩種情況下的調度稱為「非搶占式調度」，2 和 3 兩種情況下發生的調度稱為「搶占式調度」。

非搶占式的意思就是，當進程正在運行時，它就會一直運行，直到該進程完成或發生某個事件而被阻塞時，才會把 CPU 讓給其他進程。

而搶占式調度，顧名思義就是進程正在運行的時候，可以被打斷，使其把 CPU 讓給其他進程。那搶占的原則一般有三種，分別是時間片原則、優先權原則、短作業優先原則。

你可能會好奇為什麼第 3 種情況也會發生 CPU 調度呢？假設有一個進程是處於等待狀態的，但是它的優先順序比較高，如果該進程等待的事件發生了，它就會轉到就緒狀態，一旦它轉到就緒狀態，如果我們的調度演算法是以優先順序來進行調度的，那麼它就會立馬搶占正在運行的進程，所以這個時候就會發生 CPU 調度。

那第 2 種狀態通常是時間片到的情況，因為時間片到了就會發生中斷，於是就會搶占正在運行的進程，從而佔用 CPU。

調度演算法影響的是等待時間（進程在就緒隊列中等待調度的時間總和），而不能影響進程真在使用 CPU 的時間和 I/O 時間。

最簡單的一個調度演算法，就是非搶占式的先來先服務（First Come First Severd, FCFS）演算法了。

顧名思義，先來後到，每次從就緒隊列選擇最先進入隊列的進程，然後一直運行，直到進程退出或被阻塞，才會繼續從隊列中選擇第一個進程接著運行。

這似乎很公平，但是當一個長作業先運行了，那麼後面的短作業等待的時間就會很長，不利於短作業。

FCFS 對長作業有利，適用於 CPU 繁忙型作業的系統，而不適用於 I/O 繁忙型作業的系統。

最短作業優先（Shortest Job First, SJF）調度演算法同樣也是顧名思義，它會優先選擇運行時間最短的進程來運行，這有助於提高系統的吞吐量。

這顯然對長作業不利，很容易造成一種極端現象。

比如，一個長作業在就緒隊列等待運行，而這個就緒隊列有非常多的短作業，那麼就會使得長作業不斷的往後推，周轉時間變長，致使長作業長期不會被運行。

前面的「先來先服務調度演算法」和「最短作業優先調度演算法」都沒有很好的權衡短作業和長作業。

那麼，高響應比優先 （Highest Response Ratio Next, HRRN）調度演算法主要是權衡了短作業和長作業。

每次進行進程調度時，先計算「響應比優先順序」，然後把「響應比優先順序」最高的進程投入運行，「響應比優先順序」的計算公式：

從上面的公式，可以發現：

最古老、最簡單、最公平且使用最廣的演算法就是時間片輪轉（Round Robin, RR）調度演算法。

每個進程被分配一個時間段，稱為時間片（Quantum），即允許該進程在該時間段中運行。

另外，時間片的長度就是一個很關鍵的點：

通常時間片設為 20ms~50ms 通常是一個比較合理的折中值。

前面的「時間片輪轉演算法」做了個假設，即讓所有的進程同等重要，也不偏袒誰，大家的運行時間都一樣。

但是，對於多用戶計算機系統就有不同的看法了，它們希望調度是有優先順序的，即希望調度程序能從就緒隊列中選擇最高優先順序的進程進行運行，這稱為最高優先順序（Highest Priority First，HPF）調度演算法。

進程的優先順序可以分為，靜態優先順序或動態優先順序：

該演算法也有兩種處理優先順序高的方法，非搶占式和搶占式：

但是依然有缺點，可能會導致低優先順序的進程永遠不會運行。

多級反饋隊列（Multilevel Feedback Queue）調度演算法是「時間片輪轉演算法」和「最高優先順序演算法」的綜合和發展。

顧名思義：

工作原理：

設置了多個隊列，賦予每個隊列不同的優先順序，每個隊列優先順序從高到低，同時優先順序越高時間片越短；

新的進程會被放入到第一級隊列的末尾，按先來先服務的原則排隊等待被調度，如果在第一級隊列規定的時間片沒運行完成，則將其轉入到第二級隊列的末尾，以此類推，直至完成；

當較高優先順序的隊列為空，才調度較低優先順序的隊列中的進程運行。如果進程運行時，有新進程進入較高優先順序的隊列，則停止當前運行的進程並將其移入到原隊列末尾，接著讓較高優先順序的進程運行；

可以發現，對於短作業可能可以在第一級隊列很快被處理完。對於長作業，如果在第一級隊列處理不完，可以移入下次隊列等待被執行，雖然等待的時間變長了，但是運行時間也會更長了，所以該演算法很好的兼顧了長短作業，同時有較好的響應時間。

整體架構如下，即調度策略是模塊化設計的，調度器根據不同的進程依次遍歷不同的調度策略，找到進程對應的調度策略，調度的結果即為選出一個可運行的進程指針，並將其加入到進程可運行隊列中。

以一棵紅黑樹管理所有需要調度的進程，
紅黑樹，左邊節點小於右邊節點的值，運行到目前為止vruntime最小的進程，同時考慮了CPU/IO和nice，總是找vruntime最小的線程調度。
vruntime = pruntime/weight × 1024;
vruntime是虛擬運行時間，pruntime是物理運行時間，weight權重由nice值決定(nice越低權重越高)，則運行時間少、nice值低的的線程vruntime小，將得到優先調度。這是一個隨運行而動態變化的過程。

D. 2018-06-09

一、常見的批處理作業調度演算法

1.先來先服務調度演算法（FCFS）:就是按照各個作業進入系統的自然次序來調度作業。這種調度演算法的優點是實現簡單，公平。其缺點是沒有考慮到系統中各種資源的綜合使用情況，往往使短作業的用戶不滿意，因為短作業等待處理的時間可能比實際運行時間長得多。

2.短作業優先調度演算法(SPF): 就是優先調度並處理短作業，所謂短是指作業的運行時間短。而在作業未投入運行時，並不能知道它實際的運行時間的長短，因此需要用戶在提交作業時同時提交作業運行時間的估計值。

3.最高響應比優先演算法(HRN)：FCFS可能造成短作業用戶不滿，SPF可能使得長作業用戶不滿，於是提出HRN，選擇響應比最高的作業運行。響應比=1+作業等待時間/作業處理時間。

4. 基於優先數調度演算法(HPF)：每一個作業規定一個表示該作業優先順序別的整數，當需要將新的作業由輸入井調入內存處理時，優先選擇優先數最高的作業。

5.均衡調度演算法，即多級隊列調度演算法

基本概念：

  作業周轉時間（Ti）＝完成時間(Tei)－提交時間(Tsi)

  作業平均周轉時間(T)＝周轉時間/作業個數

  作業帶權周轉時間（Wi）＝周轉時間/運行時間

  響應比＝（等待時間＋運行時間）/運行時間

二、進程調度演算法

1.先進先出演算法(FIFO)：按照進程進入就緒隊列的先後次序來選擇。即每當進入進程調度，總是把就緒隊列的隊首進程投入運行。

2. 時間片輪轉演算法(RR)：分時系統的一種調度演算法。輪轉的基本思想是，將CPU的處理時間劃分成一個個的時間片，就緒隊列中的進程輪流運行一個時間片。當時間片結束時，就強迫進程讓出CPU，該進程進入就緒隊列，等待下一次調度，同時，進程調度又去選擇就緒隊列中的一個進程，分配給它一個時間片，以投入運行。

3. 最高優先順序演算法(HPF)：進程調度每次將處理機分配給具有最高優先順序的就緒進程。最高優先順序演算法可與不同的CPU方式結合形成可搶占式最高優先順序演算法和不可搶占式最高優先順序演算法。

4. 多級隊列反饋法：幾種調度演算法的結合形式多級隊列方式。

三、空閑分區分配演算法

\1. 首先適應演算法：當接到內存申請時，查找分區說明表，找到第一個滿足申請長度的空閑區，將其分割並分配。此演算法簡單，可以快速做出分配決定。

2. 最佳適應演算法：當接到內存申請時，查找分區說明表，找到第一個能滿足申請長度的最小空閑區，將其進行分割並分配。此演算法最節約空間，因為它盡量不分割到大的空閑區，其缺點是可能會形成很多很小的空閑分區，稱為「碎片」。

3. 最壞適應演算法：當接到內存申請時，查找分區說明表，找到能滿足申請要求的最大的空閑區。該演算法的優點是避免形成碎片，而缺點是分割了大的空閑區後，在遇到較大的程序申請內存時，無法滿足的可能性較大。

四、虛擬頁式存儲管理中的頁面置換演算法

1.理想頁面置換演算法(OPT)：這是一種理想的演算法，在實際中不可能實現。該演算法的思想是：發生缺頁時，選擇以後永不使用或在最長時間內不再被訪問的內存頁面予以淘汰。

2.先進先出頁面置換演算法(FIFO)：選擇最先進入內存的頁面予以淘汰。

3. 最近最久未使用演算法（LRU）：選擇在最近一段時間內最久沒有使用過的頁，把它淘汰。

4.最少使用演算法（LFU）：選擇到當前時間為止被訪問次數最少的頁轉換。

三、磁碟調度

1.先來先服務（FCFS）：是按請求訪問者的先後次序啟動磁碟驅動器，而不考慮它們要訪問的物理位置

2.最短尋道時間優先（SSTF）：讓離當前磁軌最近的請求訪問者啟動磁碟驅動器，即是讓查找時間最短的那個作業先執行，而不考慮請求訪問者到來的先後次序，這樣就克服了先來先服務調度演算法中磁臂移動過大的問題

3.掃描演算法（SCAN）或電梯調度演算法：總是從磁臂當前位置開始，沿磁臂的移動方向去選擇離當前磁臂最近的那個柱面的訪問者。如果沿磁臂的方向無請求訪問時，就改變磁臂的移動方向。在這種調度方法下磁臂的移動類似於電梯的調度，所以它也稱為電梯調度演算法。

4.循環掃描演算法（CSCAN）：循環掃描調度演算法是在掃描演算法的基礎上改進的。磁臂改為單項移動，由外向里。當前位置開始沿磁臂的移動方向去選擇離當前磁臂最近的哪個柱面的訪問者。如果沿磁臂的方向無請求訪問時，再回到最外，訪問柱面號最小的作業請求。

對一個進程來說,一個重要的指標是它執行所需要的時間. 從進程提交到進程完成的時間間隔為周轉時間.也就是等待進入內存的時間,在就緒隊列中等待的時間,在 CPU中執行的時間和I/O操作的時間的總和.

例1.設一個系統中有5個進程，它們的到達時間和服務時間如下，A的到達時間為0，服務時間為3；B的到達時間為2，服務時間為6；C的到達時間為4，服務時間為4；D的到達時間為6，服務時間為5；E的 到達時間為8，服務時間為2，忽略1/0以及其他開銷時間，若分別按先來先服務（fFCFS）進行CPU調度，其平均周轉時間為？

10.2

6.4

8.6

4.5

先來先服務調度演算法

進程名  到達時間 服務時間  開始執行時間  完成時間  周轉時間

A              0              3                0                3                3

B              2              6                3                9                7

C              4              4                9                13              9

D              6              5                13              18              12

E              8              2                18              20              12

周轉時間 = 完成時間 - 到達時間

平均周轉時間 = 所有進程周轉時間 / 進程數 = （3+7+9+12+12）/ 5 = 8.6

單道批處理系統中有4個作業，J1的提交時間8.0，運行時間為2.0；J2的提交時間8.6，運行時間為0.6；J3提交時間8.8，運行時間為0.2；J4的提交時間9.0，運行時間為0.5。在採用響應比高者優先調度演算法時，其平均周轉時間為T為（）小時？

2.5

1.8

1.975

2.675

周轉時間=作業完成時間-作業提交時間

響應比=（作業等待時間+作業執行時間）/作業執行時間

當提交J1時，只有J1作業，執行J1，J1的周轉時間為2，此時時間為10.

J2、J3、J4提交時，由於正在執行J1，因此等待。

當J1執行完畢（此時時間為10），J2、J3、J4的等待時間分別為：1.4,1.2,1，

其響應比分別為：1.4/0.6+1=3.33    1.2/0.2+1=7      1/0.5+1=3，因此執行J3，J3的周轉時間為1.2+0.2=1.4

當J3執行完畢（此時時間為10.2），J2和J4的等待時間分別為1.6,1.2，

其響應比分別為：1.6/0.6+1=3.66      1.2/0.5+1=3.4，因此執行J2，J2的周轉時間為1.6+0.6=2.2

執行J2完畢後時間為10.8，接下來執行J4，執行完後時時間為11.3，J4的周轉時間為2.3

於是平均周轉時間為（2+1.4+2.2+2.3）/4=1.975

如果系統作業幾乎同時到達，則使系統平均作業周轉時間最短的演算法是短作業優先。

例3、

現有4個同時到達的作業J1,J2,J3和J4,它們的執行時間分別是3小時,5小時,7小時,9小時系統按單道方式運行且採用短作業優先演算法,則平均周轉時間是()小時

12.5

24

19

6

作業到達時間執行時間開始時間完成時間周轉時間

J103033

J20 5388

J30781515

J409152424

平均周轉時間（3+8+15+24）/4=12.5 

有4個進程A,B,C,D,設它們依次進入就緒隊列，因相差時間很短可視為同時到達。4個進程按輪轉法分別運行11,7,2,和4個時間單位，設時間片為1。四個進程的平均周轉時間為 （）？

15.25

16.25

16.75

17.25

17.75

18.25

A:1  4  4  3  3  2  2  2  1  1  1  共24

B:2  4  4  3  3  2  2                  共20

C:3  4                                      共7

D:4  4  3  3                              共14

字母後面的數字為等待的時間加運行時間

平均周轉時間為（24+20+7+14）/4=16.25

例5、假設系統按單值方式運行且採用最短作業優先演算法，有J1,J2,J3,J4共4個作業同時到達，則以下哪幾種情況下的平均周轉時間為10分鍾?

執行時間J1:1分鍾 J2:5分鍾 J3:9分鍾 J4:13分鍾

執行時間J1:1分鍾 J2:4分鍾 J3:7分鍾 J4:10分鍾

執行時間J1:2分鍾 J2:4分鍾 J3:6分鍾 J4:8分鍾

執行時間J1:3分鍾 J2:6分鍾 J3:9分鍾 J4:12分鍾

首先，短作業優先則短時間的作業利用資源，其餘的作業等待

根據平均周轉時間概念，將所有作業"等待時間"加上"運行時間"除以"作業數量"即可得到平均周轉時間

A： (J1執行1分鍾 + J2等待1分鍾 + J2執行5分鍾 + J3等待6分鍾 + J3執行9分鍾 + J4等待15分鍾 + J4執行13分鍾) / 4  = 50/4 = 12.5

B：  (J1執行1分鍾 + J2等待1分鍾 + J2執行4分鍾 + J3等待5分鍾 + J3執行7分鍾 + J4等待12分鍾 + J4執行10分鍾) / 4  = 40/4 = 10

C： (J1執行2分鍾 + J2等待2分鍾 + J2執行4分鍾 + J3等待6分鍾 + J3執行6分鍾 + J4等待12分鍾 + J4執行8分鍾) / 4    = 40/4 = 10

D：  (J1執行3分鍾 + J2等待3分鍾 + J2執行6分鍾 + J3等待9分鍾 + J3執行9分鍾 + J4等待18分鍾 + J4執行12分鍾) / 4  = 50/4 = 12.5

例6、假設系統中有5個進程，它們的到達時間和服務時間見下表1，忽略I/O以及其他開銷時間，若按先來先服務（FCFS）、非搶占的短作業優先和搶占的短作業優先三種調度演算法進行CPU調度，請給出各個進程的完成時間、周轉時間、帶權周轉時間、平均周轉時間和平均帶權周轉時間，完成表2。  表1 進程到達和需要服務時間  進程    到達時間    服務時間  A          0            3  B          2            6  C          4            4  D          6            5  E          8            2

表2 進程的完成時間和周轉時間

                  進程                  A      B        C      D      E        平均

  FCFS          完成時間      3      9      13      18      20 

                周轉時間            3      7        9      12      12      8.6

            帶權周轉時間      1.00 1.17  2.25  2.40    6.00      2.56

  SPF(非搶占)  完成時間    3      9      15      20      11 

                周轉時間            3      7      11      14      3        7.6

            帶權周轉時間      1.00  1.17  1.75    2.80    1.50    1.84

  SPF(搶占)    完成時間    3      15      8      20      10 

                周轉時間            3      13      4      14      2        7.2

            帶權周轉時間      1.00  2.16  1.00  2.80  1.00    1.59

例7、假定在單道批處理環境下有5個作業，各作業進入系統的時間和估計運行時間如下表所示：    作業  進入系統時間    估計運行時間/分鍾      1            8:00                40      2            8:20                30      3            8:30                12      4            9:00                18

      5            9:10                5

如果應用先來先服務和應用最短作業優先的作業調度演算法，試將下面表格填寫完整。

(1) 如果應用先來先服務的作業調度演算法，試將下面表格填寫完整。

    作業  進入系統時間  估計運行時間/分鍾  開始時間  結束時間  周轉時間/分鍾

    1        8:00            40            8：00    8：40        40

    2        8:20            30            8：40    9：10        50

    3        8:30            12            9：10    9：22        52

    4        9:00            18            9：22    9：40        40

    5        9:10            5              9：40    9：45        35

作業平均周轉時間T= 43.4  217

2）如果應用最短作業優先的作業調度演算法，試將下面表格填寫完整。    作業  進入系統時間  估計運行時間/分鍾  開始時間  結束時間  周轉時間/分鍾    1        8:00            40              8：00    8：40          40    2        8:20            30              8：52    9：22          62    3        8:30            12              8：40    8：52          22    4        9:00            18              9：27    9：45          45    5        9:10            5              9：22    9：27          17作業平均周轉時間T= 37.2  186

CPU和兩台輸入/輸出設備(I1,I2)多道程序設計環境下,同時有三個作業J1,J2,J3進行,這三個作業

使用CPU和輸入/輸出設備的順序和時間如下所示:

J1:I2(35ms);CPU(15ms);I1(35ms);CPU(15ms);I2(25ms)

J2:I1(25ms);CPU(30ms);I2(35ms)

J3:CPU(30ms);I1(25ms);CPU(15ms);I1(15ms);

假定CPU,I1,I2都能並行工作,J1的優先順序最高,J2次之,J3優先順序最低,優先順序高的作業可以搶占優先順序低的作業的CPU,但不能搶佔I1,I2,作業從J3開始到完成需要多少時間?

E. 第三章 進程調度的幾種方式

進程調度概念：操作系統必須為多個，嗎進程可能有競爭的請求分配計算機資源。對處理器而言，可分配的資源是在處理器上的執行時間，分配途徑是調度。調度功能必須設計成可以滿足多個目標，包括公平、任何進程都不會餓死、有效地使用處理器時間和低開銷。此外，調度功能可能需要為某些進程的啟動或結束考慮不同的優先順序和實時最後期限。

這些年以來，調度已經成為深入研究的焦點，並且已經實現了許多不同的演算法。如今，調度研究的重點是開發多處理系統，特別是用於多線程的。

下面簡介幾種調度演算法。

一、先來先服務和短作業(進程)優先調度演算法

1．先來先服務調度演算法

先來先服務(FCFS)調度演算法是一種最簡單的調度演算法，該演算法既可用於作業調度，也可用於進程調度。當在作業調度中採用該演算法時，每次調度都是從後備作業隊列中選擇一個或多個最先進入該隊列的作業，將它們調入內存，為它們分配資源、創建進程，然後放入就緒隊列。在進程調度中採用FCFS演算法時，則每次調度是從就緒隊列中選擇一個最先進入該隊列的進程，為之分配處理機，使之投入運行。該進程一直運行到完成或發生某事件而阻塞後才放棄處理機。

2．短作業(進程)優先調度演算法

短作業(進程)優先調度演算法SJ(P)F，是指對短作業或短進程優先調度的演算法。它們可以分別用於作業調度和進程調度。短作業優先(SJF)的調度演算法是從後備隊列中選擇一個或若干個估計運行時間最短的作業，將它們調入內存運行。而短進程優先(SPF)調度演算法則是從就緒隊列中選出一個估計運行時間最短的進程，將處理機分配給它，使它立即執行並一直執行到完成，或發生某事件而被阻塞放棄處理機時再重新調度。

二、高優先權優先調度演算法

1．優先權調度演算法的類型

為了照顧緊迫型作業，使之在進入系統後便獲得優先處理，引入了最高優先權優先(FPF)調度演算法。此演算法常被用於批處理系統中，作為作業調度演算法，也作為多種操作系統中的進程調度演算法，還可用於實時系統中。當把該演算法用於作業調度時，系統將從後備隊列中選擇若干個優先權最高的作業裝入內存。當用於進程調度時，該演算法是把處理機分配給就緒隊列中優先權最高的進程，這時，又可進一步把該演算法分成如下兩種。

1) 非搶占式優先權演算法

在這種方式下，系統一旦把處理機分配給就緒隊列中優先權最高的進程後，該進程便一直執行下去，直至完成；或因發生某事件使該進程放棄處理機時，系統方可再將處理機重新分配給另一優先權最高的進程。這種調度演算法主要用於批處理系統中；也可用於某些對實時性要求不嚴的實時系統中。

2) 搶占式優先權調度演算法

在這種方式下，系統同樣是把處理機分配給優先權最高的進程，使之執行。但在其執行期間，只要又出現了另一個其優先權更高的進程，進程調度程序就立即停止當前進程(原優先權最高的進程)的執行，重新將處理機分配給新到的優先權最高的進程。因此，在採用這種調度演算法時，是每當系統中出現一個新的就緒進程i 時，就將其優先權Pi與正在執行的進程j 的優先權Pj進行比較。如果Pi≤Pj，原進程Pj便繼續執行；但如果是Pi>Pj，則立即停止Pj的執行，做進程切換，使i 進程投入執行。顯然，這種搶占式的優先權調度演算法能更好地滿足緊迫作業的要求，故而常用於要求比較嚴格的實時系統中，以及對性能要求較高的批處理和分時系統中。

2．高響應比優先調度演算法

在批處理系統中，短作業優先演算法是一種比較好的演算法，其主要的不足之處是長作業的運行得不到保證。如果我們能為每個作業引入前面所述的動態優先權，並使作業的優先順序隨著等待時間的增加而以速率a 提高，則長作業在等待一定的時間後，必然有機會分配到處理機。該優先權的變化規律可描述為：

由於等待時間與服務時間之和就是系統對該作業的響應時間，故該優先權又相當於響應比RP。據此，又可表示為：

由上式可以看出：

(1) 如果作業的等待時間相同，則要求服務的時間愈短，其優先權愈高，因而該演算法有利於短作業。

(2) 當要求服務的時間相同時，作業的優先權決定於其等待時間，等待時間愈長，其優先權愈高，因而它實現的是先來先服務。

(3) 對於長作業，作業的優先順序可以隨等待時間的增加而提高，當其等待時間足夠長時，其優先順序便可升到很高，從而也可獲得處理機。簡言之，該演算法既照顧了短作業，又考慮了作業到達的先後次序，不會使長作業長期得不到服務。因此，該演算法實現了一種較好的折衷。當然，在利用該演算法時，每要進行調度之前，都須先做響應比的計算，這會增加系統開銷。

三、基於時間片的輪轉調度演算法

1．時間片輪轉法

1) 基本原理

在早期的時間片輪轉法中，系統將所有的就緒進程按先來先服務的原則排成一個隊列，每次調度時，把CPU 分配給隊首進程，並令其執行一個時間片。時間片的大小從幾ms 到幾百ms。當執行的時間片用完時，由一個計時器發出時鍾中斷請求，調度程序便據此信號來停止該進程的執行，並將它送往就緒隊列的末尾；然後，再把處理機分配給就緒隊列中新的隊首進程，同時也讓它執行一個時間片。這樣就可以保證就緒隊列中的所有進程在一給定的時間內均能獲得一時間片的處理機執行時間。換言之，系統能在給定的時間內響應所有用戶的請求。

2．多級反饋隊列調度演算法

前面介紹的各種用作進程調度的演算法都有一定的局限性。如短進程優先的調度演算法，僅照顧了短進程而忽略了長進程，而且如果並未指明進程的長度，則短進程優先和基於進程長度的搶占式調度演算法都將無法使用。而多級反饋隊列調度演算法則不必事先知道各種進程所需的執行時間，而且還可以滿足各種類型進程的需要，因而它是目前被公認的一種較好的進程調度演算法。在採用多級反饋隊列調度演算法的系統中，調度演算法的實施過程如下所述。

(1) 應設置多個就緒隊列，並為各個隊列賦予不同的優先順序。第一個隊列的優先順序最高，第二個隊列次之，其餘各隊列的優先權逐個降低。該演算法賦予各個隊列中進程執行時間片的大小也各不相同，在優先權愈高的隊列中，為每個進程所規定的執行時間片就愈小。例如，第二個隊列的時間片要比第一個隊列的時間片長一倍，……，第i+1個隊列的時間片要比第i個隊列的時間片長一倍。

(2) 當一個新進程進入內存後，首先將它放入第一隊列的末尾，按FCFS原則排隊等待調度。當輪到該進程執行時，如它能在該時間片內完成，便可准備撤離系統；如果它在一個時間片結束時尚未完成，調度程序便將該進程轉入第二隊列的末尾，再同樣地按FCFS原則等待調度執行；如果它在第二隊列中運行一個時間片後仍未完成，再依次將它放入第三隊列，……，如此下去，當一個長作業(進程)從第一隊列依次降到第n隊列後，在第n 隊列便採取按時間片輪轉的方式運行。

(3) 僅當第一隊列空閑時，調度程序才調度第二隊列中的進程運行；僅當第1～(i-1)隊列均空時，才會調度第i隊列中的進程運行。如果處理機正在第i隊列中為某進程服務時，又有新進程進入優先權較高的隊列(第1～(i-1)中的任何一個隊列)，則此時新進程將搶占正在運行進程的處理機，即由調度程序把正在運行的進程放回到第i隊列的末尾，把處理機分配給新到的高優先權進程。

F. linux環境下的進程調度演算法有哪些

第一部分： 實時調度演算法介紹

對於什麼是實時系統，POSIX 1003.b作了這樣的定義：指系統能夠在限定的響應時間內提供所需水平的服務。而一個由Donald Gillies提出的更加為大家接受的定義是：一個實時系統是指計算的正確性不僅取決於程序的邏輯正確性，也取決於結果產生的時間，如果系統的時間約束條件得不到滿足，將會發生系統出錯。

實時系統根據其對於實時性要求的不同，可以分為軟實時和硬實時兩種類型。硬實時系統指系統要有確保的最壞情況下的服務時間，即對於事件的響應時間的截止期限是無論如何都必須得到滿足。比如航天中的宇宙飛船的控制等就是現實中這樣的系統。其他的所有有實時特性的系統都可以稱之為軟實時系統。如果明確地來說，軟實時系統就是那些從統計的角度來說，一個任務（在下面的論述中，我們將對任務和進程不作區分）能夠得到有確保的處理時間，到達系統的事件也能夠在截止期限到來之前得到處理，但違反截止期限並不會帶來致命的錯誤，像實時多媒體系統就是一種軟實時系統。

一個計算機系統為了提供對於實時性的支持，它的操作系統必須對於CPU和其他資源進行有效的調度和管理。在多任務實時系統中，資源的調度和管理更加復雜。本文下面將先從分類的角度對各種實時任務調度演算法進行討論，然後研究普通的 Linux操作系統的進程調度以及各種實時Linux系統為了支持實時特性對普通Linux系統所做的改進。最後分析了將Linux操作系統應用於實時領域中時所出現的一些問題，並總結了各種實時Linux是如何解決這些問題的。

1. 實時CPU調度演算法分類

各種實時操作系統的實時調度演算法可以分為如下三種類別[Wang99][Gopalan01]：基於優先順序的調度演算法（Priority-driven scheling-PD）、基於CPU使用比例的共享式的調度演算法（Share-driven scheling-SD）、以及基於時間的進程調度演算法（Time-driven scheling-TD），下面對這三種調度演算法逐一進行介紹。

1.1. 基於優先順序的調度演算法

基於優先順序的調度演算法給每個進程分配一個優先順序，在每次進程調度時，調度器總是調度那個具有最高優先順序的任務來執行。根據不同的優先順序分配方法，基於優先順序的調度演算法可以分為如下兩種類型[Krishna01][Wang99]：

靜態優先順序調度演算法：

這種調度演算法給那些系統中得到運行的所有進程都靜態地分配一個優先順序。靜態優先順序的分配可以根據應用的屬性來進行，比如任務的周期，用戶優先順序，或者其它的預先確定的策略。RM（Rate-Monotonic）調度演算法是一種典型的靜態優先順序調度演算法，它根據任務的執行周期的長短來決定調度優先順序，那些具有小的執行周期的任務具有較高的優先順序。

動態優先順序調度演算法：

這種調度演算法根據任務的資源需求來動態地分配任務的優先順序，其目的就是在資源分配和調度時有更大的靈活性。非實時系統中就有很多這種調度演算法，比如短作業優先的調度演算法。在實時調度演算法中， EDF演算法是使用最多的一種動態優先順序調度演算法，該演算法給就緒隊列中的各個任務根據它們的截止期限（Deadline）來分配優先順序，具有最近的截止期限的任務具有最高的優先順序。

1.2. 基於比例共享調度演算法

雖然基於優先順序的調度演算法簡單而有效，但這種調度演算法提供的是一種硬實時的調度，在很多情況下並不適合使用這種調度演算法：比如象實時多媒體會議系統這樣的軟實時應用。對於這種軟實時應用，使用一種比例共享式的資源調度演算法（SD演算法）更為適合。

比例共享調度演算法指基於CPU使用比例的共享式的調度演算法，其基本思想就是按照一定的權重（比例）對一組需要調度的任務進行調度，讓它們的執行時間與它們的權重完全成正比。

我們可以通過兩種方法來實現比例共享調度演算法[Nieh01]：第一種方法是調節各個就緒進程出現在調度隊列隊首的頻率，並調度隊首的進程執行；第二種做法就是逐次調度就緒隊列中的各個進程投入運行，但根據分配的權重調節分配個每個進程的運行時間片。

比例共享調度演算法可以分為以下幾個類別：輪轉法、公平共享、公平隊列、彩票調度法（Lottery）等。

比例共享調度演算法的一個問題就是它沒有定義任何優先順序的概念；所有的任務都根據它們申請的比例共享CPU資源，當系統處於過載狀態時，所有的任務的執行都會按比例地變慢。所以為了保證系統中實時進程能夠獲得一定的CPU處理時間，一般採用一種動態調節進程權重的方法。

1.3. 基於時間的進程調度演算法

對於那些具有穩定、已知輸入的簡單系統，可以使用時間驅動（Time-driven:TD）的調度演算法，它能夠為數據處理提供很好的預測性。這種調度演算法本質上是一種設計時就確定下來的離線的靜態調度方法。在系統的設計階段，在明確系統中所有的處理情況下，對於各個任務的開始、切換、以及結束時間等就事先做出明確的安排和設計。這種調度演算法適合於那些很小的嵌入式系統、自控系統、感測器等應用環境。

這種調度演算法的優點是任務的執行有很好的可預測性，但最大的缺點是缺乏靈活性，並且會出現有任務需要被執行而CPU卻保持空閑的情況。

2. 通用Linux系統中的CPU調度

通用Linux系統支持實時和非實時兩種進程，實時進程相對於普通進程具有絕對的優先順序。對應地，實時進程採用SCHED_FIFO或者SCHED_RR調度策略，普通的進程採用SCHED_OTHER調度策略。

在調度演算法的實現上，Linux中的每個任務有四個與調度相關的參數，它們是rt_priority、policy、priority（nice）、counter。調度程序根據這四個參數進行進程調度。

在SCHED_OTHER 調度策略中，調度器總是選擇那個priority+counter值最大的進程來調度執行。從邏輯上分析，SCHED_OTHER調度策略存在著調度周期（epoch），在每一個調度周期中，一個進程的priority和counter值的大小影響了當前時刻應該調度哪一個進程來執行，其中 priority是一個固定不變的值，在進程創建時就已經確定，它代表了該進程的優先順序，也代表這該進程在每一個調度周期中能夠得到的時間片的多少； counter是一個動態變化的值，它反映了一個進程在當前的調度周期中還剩下的時間片。在每一個調度周期的開始，priority的值被賦給 counter，然後每次該進程被調度執行時，counter值都減少。當counter值為零時，該進程用完自己在本調度周期中的時間片，不再參與本調度周期的進程調度。當所有進程的時間片都用完時，一個調度周期結束，然後周而復始。另外可以看出Linux系統中的調度周期不是靜態的，它是一個動態變化的量，比如處於可運行狀態的進程的多少和它們priority值都可以影響一個epoch的長短。值得注意的一點是，在2.4以上的內核中， priority被nice所取代，但二者作用類似。

可見SCHED_OTHER調度策略本質上是一種比例共享的調度策略，它的這種設計方法能夠保證進程調度時的公平性--一個低優先順序的進程在每一個epoch中也會得到自己應得的那些CPU執行時間，另外它也提供了不同進程的優先順序區分，具有高priority值的進程能夠獲得更多的執行時間。

對於實時進程來說，它們使用的是基於實時優先順序rt_priority的優先順序調度策略，但根據不同的調度策略，同一實時優先順序的進程之間的調度方法有所不同：

SCHED_FIFO：不同的進程根據靜態優先順序進行排隊，然後在同一優先順序的隊列中，誰先准備好運行就先調度誰，並且正在運行的進程不會被終止直到以下情況發生：1.被有更高優先順序的進程所強佔CPU；2.自己因為資源請求而阻塞；3.自己主動放棄CPU（調用sched_yield）；

SCHED_RR：這種調度策略跟上面的SCHED_FIFO一模一樣，除了它給每個進程分配一個時間片，時間片到了正在執行的進程就放棄執行；時間片的長度可以通過sched_rr_get_interval調用得到；

由於Linux系統本身是一個面向桌面的系統，所以將它應用於實時應用中時存在如下的一些問題：

Linux系統中的調度單位為10ms，所以它不能夠提供精確的定時；

當一個進程調用系統調用進入內核態運行時，它是不可被搶占的；

Linux內核實現中使用了大量的封中斷操作會造成中斷的丟失；

由於使用虛擬內存技術，當發生頁出錯時，需要從硬碟中讀取交換數據，但硬碟讀寫由於存儲位置的隨機性會導致隨機的讀寫時間，這在某些情況下會影響一些實時任務的截止期限；

雖然Linux進程調度也支持實時優先順序，但缺乏有效的實時任務的調度機制和調度演算法；它的網路子系統的協議處理和其它設備的中斷處理都沒有與它對應的進程的調度關聯起來，並且它們自身也沒有明確的調度機制；

3. 各種實時Linux系統

3.1. RT-Linux和RTAI

RT -Linux是新墨西哥科技大學（New Mexico Institute of Technology）的研究成果[RTLinuxWeb][Barabanov97]。它的基本思想是，為了在Linux系統中提供對於硬實時的支持，它實現了一個微內核的小的實時操作系統（我們也稱之為RT-Linux的實時子系統），而將普通Linux系統作為一個該操作系統中的一個低優先順序的任務來運行。另外普通Linux系統中的任務可以通過FIFO和實時任務進行通信。RT-Linux的框架如圖 1所示：

圖 1 RT-Linux結構

RT -Linux的關鍵技術是通過軟體來模擬硬體的中斷控制器。當Linux系統要封鎖CPU的中斷時時，RT-Linux中的實時子系統會截取到這個請求，把它記錄下來，而實際上並不真正封鎖硬體中斷，這樣就避免了由於封中斷所造成的系統在一段時間沒有響應的情況，從而提高了實時性。當有硬體中斷到來時， RT-Linux截取該中斷，並判斷是否有實時子系統中的中斷常式來處理還是傳遞給普通的Linux內核進行處理。另外，普通Linux系統中的最小定時精度由系統中的實時時鍾的頻率決定，一般Linux系統將該時鍾設置為每秒來100個時鍾中斷，所以Linux系統中一般的定時精度為 10ms，即時鍾周期是10ms，而RT-Linux通過將系統的實時時鍾設置為單次觸發狀態，可以提供十幾個微秒級的調度粒度。

RT-Linux實時子系統中的任務調度可以採用RM、EDF等優先順序驅動的演算法，也可以採用其他調度演算法。

RT -Linux對於那些在重負荷下工作的專有系統來說，確實是一個不錯的選擇，但他僅僅提供了對於CPU資源的調度；並且實時系統和普通Linux系統關系不是十分密切，這樣的話，開發人員不能充分利用Linux系統中已經實現的功能，如協議棧等。所以RT-Linux適合與工業控制等實時任務功能簡單，並且有硬實時要求的環境中，但如果要應用與多媒體處理中還需要做大量的工作。

義大利的RTAI( Real-Time Application Interface )源於RT-Linux，它在設計思想上和RT-Linux完全相同。它當初設計目的是為了解決RT-Linux難於在不同Linux版本之間難於移植的問題，為此，RTAI在 Linux 上定義了一個實時硬體抽象層，實時任務通過這個抽象層提供的介面和Linux系統進行交互，這樣在給Linux內核中增加實時支持時可以盡可能少地修改 Linux的內核源代碼。

3.2. Kurt-Linux

Kurt -Linux由Kansas大學開發，它可以提供微秒級的實時精度[KurtWeb] [Srinivasan]。不同於RT-Linux單獨實現一個實時內核的做法，Kurt -Linux是在通用Linux系統的基礎上實現的，它也是第一個可以使用普通Linux系統調用的基於Linux的實時系統。

Kurt-Linux將系統分為三種狀態：正常態、實時態和混合態，在正常態時它採用普通的Linux的調度策略，在實時態只運行實時任務，在混合態實時和非實時任務都可以執行；實時態可以用於對於實時性要求比較嚴格的情況。

為了提高Linux系統的實時特性，必須提高系統所支持的時鍾精度。但如果僅僅簡單地提高時鍾頻率，會引起調度負載的增加，從而嚴重降低系統的性能。為了解決這個矛盾， Kurt-Linux採用UTIME所使用的提高Linux系統中的時鍾精度的方法[UTIMEWeb]：它將時鍾晶元設置為單次觸發狀態（One shot mode），即每次給時鍾晶元設置一個超時時間，然後到該超時事件發生時在時鍾中斷處理程序中再次根據需要給時鍾晶元設置一個超時時間。它的基本思想是一個精確的定時意味著我們需要時鍾中斷在我們需要的一個比較精確的時間發生，但並非一定需要系統時鍾頻率達到此精度。它利用CPU的時鍾計數器TSC (Time Stamp Counter)來提供精度可達CPU主頻的時間精度。

對於實時任務的調度，Kurt-Linux採用基於時間（TD）的靜態的實時CPU調度演算法。實時任務在設計階段就需要明確地說明它們實時事件要發生的時間。這種調度演算法對於那些循環執行的任務能夠取得較好的調度效果。

Kurt -Linux相對於RT-Linux的一個優點就是可以使用Linux系統自身的系統調用，它本來被設計用於提供對硬實時的支持，但由於它在實現上只是簡單的將Linux調度器用一個簡單的時間驅動的調度器所取代，所以它的實時進程的調度很容易受到其它非實時任務的影響，從而在有的情況下會發生實時任務的截止期限不能滿足的情況，所以也被稱作嚴格實時系統（Firm Real-time）。目前基於Kurt-Linux的應用有：ARTS（ATM Reference Traffic System）、多媒體播放軟體等。另外Kurt-Linux所採用的這種方法需要頻繁地對時鍾晶元進行編程設置。

3.3. RED-Linux

RED -Linux是加州大學Irvine分校開發的實時Linux系統[REDWeb][ Wang99]，它將對實時調度的支持和Linux很好地實現在同一個操作系統內核中。它同時支持三種類型的調度演算法，即：Time-Driven、 Priority-Dirven、Share-Driven。

為了提高系統的調度粒度，RED-Linux從RT-Linux那兒借鑒了軟體模擬中斷管理器的機制，並且提高了時鍾中斷頻率。當有硬體中斷到來時，RED-Linux的中斷模擬程序僅僅是簡單地將到來的中斷放到一個隊列中進行排隊，並不執行真正的中斷處理程序。

另外為了解決Linux進程在內核態不能被搶占的問題， RED-Linux在Linux內核的很多函數中插入了搶占點原語，使得進程在內核態時，也可以在一定程度上被搶占。通過這種方法提高了內核的實時特性。

RED-Linux的設計目標就是提供一個可以支持各種調度演算法的通用的調度框架，該系統給每個任務增加了如下幾項屬性，並將它們作為進程調度的依據：

Priority：作業的優先順序；

Start-Time：作業的開始時間；

Finish-Time：作業的結束時間；

Budget：作業在運行期間所要使用的資源的多少；

通過調整這些屬性的取值及調度程序按照什麼樣的優先順序來使用這些屬性值，幾乎可以實現所有的調度演算法。這樣的話，可以將三種不同的調度演算法無縫、統一地結合到了一起。

G. 進程調度的方式有哪兩種試列舉至少4種進程調度演算法。

進程調度的方式有非剝奪方式和剝奪方式。
非剝奪方式：
分派程序一旦把處理機分配給某進程後便讓它一直運行下去，直到進程完成或發生某事件而阻塞時，才把處理機分配給另一個進程。
剝奪方式：
當一個進程正在運行時，系統可以基於某種原則，剝奪已分配給它的處理機，將之分配給其它進程。剝奪原則有：優先權原則、短進程優先原則、時間片原則。
進程調度演算法：
1、先進先出演算法（FIFO）：
演算法總是把處理機分配給最先進入就緒隊列的進程，一個進程一旦分得處理機，便一直執行下去，直到該進程完成或阻塞時，才釋放處理機。
舉例：有三個進程P1、P2和P3先後進入就緒隊列，它們的執行期分別是21、6和3個單位時間，對於P1、P2、P3的周轉時間為21、27、30，平均周轉時間為26。可見，FIFO演算法服務質量不佳，容易引起作業用戶不滿，常作為一種輔助調度演算法。
2、最短CPU運行期優先調度演算法(SCBF--Shortest CPU Burst First)：
該演算法從就緒隊列中選出下一個「CPU執行期最短」的進程，為之分配處理機。
舉例：在就緒隊列中有四個進程P1、P2、P3和P4，它們的下一個執行進程調度期分別是16、12、4和3個單位時間，P1、P2、P3和P4的周轉時間分別為35、19、7、3，平均周轉時間為16。該演算法雖可獲得較好的調度性能，但難以准確地知道下一個CPU執行期，而只能根據每一個進程的執行歷史來預測。
3、時間片輪轉法：
前幾種演算法主要用於批處理系統中，不能作為分時系統中的主調度演算法，在分時系統中，都採用時間片輪轉法。簡單輪轉法：系統將所有就緒進程按FIFO規則排隊，按一定的時間間隔把處理機分配給隊列中的進程。這樣，就緒隊列中所有進程均可獲得一個時間片的處理機而運行。
4、多級反饋隊列：
多級隊列方法：將系統中所有進程分成若干類，每類為一級。多級反饋隊列方式是在系統中設置多個就緒隊列，並賦予各隊列以不同的優先權。

H. 進程調度方案設計 實現一個基本動態優先順序的調度演算法

前兩天做操作系統作業的時候學習了一下幾種進程調度演算法，在思考和討論後，有了一些自己的想法，現在就寫出來，跟大家討論下。，或者說只有有限的CPU資源，當系統中有多個進程處於就緒狀態，要競爭CPU資源時，操作系統就要負責完成如何分配資源的任務。在操作系統中，由調度程序來完成這一選擇分配的工作，調度程序所使用的演算法即是調度演算法。調度演算法需要考慮的指標主要有盡量保證CPU資源分配的公平性；按照一定策略強制執行演算法調度；平衡整個計算機系統，盡量保持各個部分都處於忙碌狀態。而根據系統各自不同的特點和要求，調度演算法又有一些側重點和目標不同，因此，演算法按照系統差異主要分為三大類：批處理系統中的調度演算法，代表調度演算法有：先來先服務、最短作業優先、最短剩餘時間優先。互動式系統中的調度演算法，代表調度演算法有：輪轉調度、優先順序調度、多級隊列、最短進程優先、保證調度、彩票調度、公平分享調度。實時系統中的調度演算法，代表調度演算法有：速率單調調度、最早最終時限優先調度。下面就上述提到的調度演算法中挑出幾個進行重點分析：保證調度保證調度是指利用演算法向用戶做出明確的性能保證，然後盡力按照此保證實現CPU的資源分配。利用這種演算法，就是定一個進程佔用CPU的時間的標准，然後按照這個標准去比較實際佔用CPU的時間，調度進程每次使離此標准最遠的進程得到資源，不斷滿足離所保證的標准最遠的進程，從而平衡資源分配滿足這個標準的要求。保證調度演算法的優點是：能很好的保證進程公平的CPU份額，當系統的特點是：進程的優先順序沒有太大懸殊，所制定的保證標准差異不大，各個進程對CPU的要求較為接近時，比如說系統要求n個進程中的每個進程都只佔用1/n的CPU資源，利用保證調度可以很容易的實現穩定的CPU分配要求。但缺點是，這種情況太過理想，當系統的各個進程對CPU要求的緊急程度不同，所制定的保證較為復雜的時候，這個演算法實現起來比較困難。彩票調度彩票調度這種演算法的大意是指向進程提供各種系統資源如CPU資源的彩票，當系統需要做出調度決策時，隨機抽出一張彩票，由此彩票的擁有者獲得資源。在彩票調度系統中，如果有一個新的進程出現並得到一些彩票，那麼在下一次的抽獎中，該進程會有同它持有彩票數量成正比例的機會贏得獎勵。進程持有的彩票數量越多，則被抽中的可能性就越大。調度程序可以通過控制進程的彩票持有數量來進行調度。彩票調度有很多優點：首先，它很靈活，系統增加分給某個進程的彩票數量，就會大大增加它佔用資源的可能性，可以說，彩票調度的反應是迅速的，而快速響應需求正是互動式系統的一個重要要求。其次，彩票調度演算法中，進程可以交換彩票，這個特點可以更好的保證系統的平衡性，使其各個部分都盡可能的處於忙碌狀態。而且利用彩票調度還可以解決許多別的演算法很難解決的問題，例如可以根據特定的需要大致成比例的劃分CPU的使用。速率單調調度速率單調調度演算法是一種可適用於可搶占的周期性進程的經典靜態實時調度演算法。當實時系統中的進程滿足：每個周期性進程必須在其周期內完成，且進程之間沒有相互依賴的關系，每個進程在一次突發中需要相同的CPU時間量，非周期的進程都沒有最終時限四個條件時，並且為了建模方便，我們假設進程搶占即刻發生沒有系統開銷，可以考慮利用速率單調演算法。速率單調調度演算法是將進程的速率（按照進程周期所算出的每秒響應的次數）賦為優先順序，則保證了優先順序與進程速率成線性關系，這即是我們所說的速率單調。調度程序每次運行優先順序最高的，只要優先順序較高的程序需要運行，則立即搶占優先順序低的進程，而優先順序較低的進程必須等所有優先順序高於它的進程結束後才能運行。速率單調調度演算法可以保證系統中最關鍵的任務總是得到調度，但是缺點是其作為一種靜態演算法，靈活性不夠好，當進程數變多，系統調度變得復雜時，可能不能較好的保證進程在周期內運行。最早最終時限優先調度最早最終時限優先調度演算法是一個動態演算法，不要求進程是周期性的，只要一個進程需要CPU時間，它就宣布它的到來時間和最終時限。調度程序維持一個可運行的進程列表，按最終時限排序，每次調度一個最終時限最早的進程得到CPU 。當新進程就緒時，系統檢查其最終時限是否在當前運行的進程結束之前，如果是，則搶占當前進程。由於是動態演算法，最早最終優先調度的優點就是靈活，當進程數不超過負載時，資源分配更優，但也同樣由於它的動態屬性，進程的優先順序都是在不斷變化中的，所以也沒有哪個進程是一定可以保證滿足調度的，當進程數超過負載時，資源分配合理度會急速下降，所以不太穩定。