操作系统中常用作业调度算法的分析

操作系统中常用作业调度算法的分析
操作系统是计算机系统中最重要的组成部分之一，它负责管理计算机的各种资源并提供各种服务。

作业调度是操作系统的一个重要功能，它负责决定哪个作业在什么时候被执行。

为了更好地实现作业调度，操作系统中常用的作业调度算法有先来先服务（FCFS）、最短作业优先（SJF）、优先级调度、高响应比优先（HRRN）和时间片轮转等。

本文将对这些常用的作业调度算法进行分析，以便读者更好地理解它们的原理和应用。

1. 先来先服务（FCFS）
先来先服务（FCFS）是最简单最直接的作业调度算法，它按照作业到达的先后顺序进行调度。

当一个作业到达后，操作系统会将其加入就绪队列，然后按照队列的先后顺序执行。

FCFS算法的优点是实现简单，代码简洁，但它也存在着明显的缺点，比如平均等待时间较长，无法适应多种作业的需要等。

由于FCFS算法对作业的执行时间没有考虑，所以可能导致长作业等待时间过长的问题，这就是著名的长作业效应。

2. 最短作业优先（SJF）
最短作业优先（SJF）算法是一种按作业执行时间长度优先的调度算法，它会优先调度执行时间最短的作业。

相比于FCFS算法，SJF算法能够有效地减少平均等待时间，并且不会出现长作业效应。

SJF算法也存在着一个问题，即无法预知作业的执行时间，如果有一个长作业一直未能执行完毕，那么其他短作业就会一直等待，这就是短作业等待时间过长的问题。

为了解决这个问题，可以使用抢占式SJF算法，即当有一个短作业到来时，可以立即中断当前正在执行的长作业，这样可以更加公平地分配资源。

3. 优先级调度
优先级调度是一种根据作业的优先级来进行调度的算法，优先级通常可以由作业的属性或者其他额外的信息决定。

优先级高的作业先被执行，如果有多个作业优先级相同，那么可以使用FCFS或者SJF等其他算法来决定先后顺序。

优先级调度算法的优点是可以根据不同的需求进行灵活的调度，但是也存在一些问题，比如可能会导致低优先级作业长时间等待而无法执行的情况。

4. 高响应比优先（HRRN）
高响应比优先（HRRN）算法是一种综合考虑作业等待时间和作业执行时间的调度算法，它会根据作业的等待时间和执行时间来计算响应比，然后按照响应比的大小进行调度。

HRRN算法能够兼顾作业的等待时间和执行时间，具有较好的性能。

HRRN算法可能会出现“饥饿”现象，即优先级低的作业长时间无法执行的情况。

为了解决这个问题，可以使用动态优先级调度和抢占式HRRN算法。

5. 时间片轮转
时间片轮转算法是一种经典的多道程序设计调度算法，它将进程分成若干个时间片，然后按照时间片的顺序进行轮转调度。

时间片轮转算法的优点是能够有效地避免长作业效应和短作业等待时间过长的问题，同时也兼顾了各个作业的执行。

时间片的大小会直接影响调度算法的性能，如果时间片太小，会导致频繁的上下文切换；如果时间片太大，可能会导致长作业效应。