作业调度

实习九 作业调度一、实习内容模拟批处理多道操作系统的作业调度。

二、实习目的每个用户请求计算机计算的一个计算任务叫做一个作业。

一个作业从输入初始数据到得到计算结果，要经过若干个步骤的相继执行。

例如，编辑、编译、运行等，其中每一个步骤称作一个作业步。

用户向系统提出作业加工步骤的方式称作业控制方式，作业控制方式有两种：终端控制方式（又称直接控制方式或联机控制方式）和批处理控制方式（又称自动控制方式或脱机控制方式）。

在批处理控制方式下，用户采用系统提供的作业控制语言（JCL ）写好作业说明书，说明作业加工的步骤。

操作员把一批作业组织成输入流，通过“预输入”手段使每个作业的信息（包括作业说明书、源程序、初始数据等）暂存在辅助存储器的“输入井”中。

批处理多道操作系统的作业管理有两个任务：作业调度和作业控制。

采用多道程序设计方法的操作系统，在系统中要经常保留多个运行的作业，以提高系统效率。

作业调度从系统已接纳的暂存在输入井中的一批作业中挑选出若干个可运行的作业，并为这些被选中的作业分配所需的系统资源。

对被选中运行的作业必须按照它们各自的作业说明书规定的步骤进行控制。

本实习要求学生模拟作业调度的实现，了解作业调度在操作系统中的作用。

三、实习题目采用先来先服务算法和运行时间最短者优先算法模拟设计作业调度程序。

[提示]：(1) 作业调度程序负责从输入井选择若干个作业进入主存，为它们分配必要的资源，当它们能够被进程调度选中时，就可占用处理器运行。

作业调度选择一个作业的必要条件是系统中现有的尚未分配的资源可满足该作业的资源要求。

但有时系统中现有的尚未分配的资源既可满足某个作业的要求也可满足其它一些作业的要求，那么，作业调度必须按一定的算法在这些作业中作出选择。

先来先服务算法是按照作业进入输入井的先后次序来挑选作业，先进入输入井的作业优先被挑选，当系统中现有的尚未分配的资源不能满足先进入输入井的作业时，那么顺序挑选后面的作业。

运行时间最短者优先算法总是按作业要求运行的时间来选择作业，每次挑选要求运行时间短且资源要求能满足的作业先进入主存执行。

(2) 为了表示暂存在输入井中的各个作业的情况（作业信息在输入井中的位置、作业的资源要求等），常常采用二级目录结构：作业表和预输入表。

例如：作业表预输入表“预输入”程序为每个作业在作业表中占一登记栏，且把作业信息存放到输入井中并按文件（源程序文件、数据文件等）登记在预输入表中。

“预输入”程序工作时还把作业控制语句集中，作为作业说明书文件存放在输入井并登记在预输入表的第一栏中，同时把用户在作业说明书中提出的资源要求登记在作业表中。

本实习模拟作业调度，所以可不考虑有关“预输入”程序的工作。

假定“预输入”程序已经把一批作业的信息存放在输入井了，并为它们建立了如下的作业表：其中状态分三种：收容状态——作业已在输入井，但尚未被选中执行；执行状态——作业被选中，正在执行；完成状态——作业执行结束。

(3) 假定主存中可容纳多道作业同时执行，那么作业调度按调度算法和资源分配情况查作业表，从中选择若干作业，对每个被选中的作业创建一个作业控制进程且使它们处于就绪状态，同时把选中作业的作业说明书读入主存。

处理器调度按调度策略选择作业调度进程或作业控制进程轮流占有处理器（处理器调度参见实习二）。

作业控制进程按作业说明书控制作业执行，当一个作业执行结束后，作业调度再从输入井中选择一个作业进入主存，直到输入井中的作业都执行结束，通知操作员再预输入一批作业。

本实习主要模拟作业调度，所以对处理器调度、作业控制过程简化。

用输入随机数模拟处理器调度，用输入“用户名、作业名”模拟一个作业已经执行结束。

于是，本实习的模拟流程可参考图11-1。

(4) 假定某系统可供用户使用的主存空间共100k，并有5台磁带机。

主存分配采用可变分区分配方式且主存中信息不允许移动（参考实习四），对磁带机采用静态分配策略，主存中可同时执行的作业限定为两道，作业调度分别采用先来先服务算法和运行时间最短者优先算法，参考图11-1设计模拟作业调度的程序。

假定作业表的初值如提示（2），分别在两种算法控制下运行设计的程序，依次显示被选中作业的用户名和作业名。

比较两种作业调度算法选择作业的次序。

在模拟作业执行结束输入被撤离作业的用户名、作业名时，应根据已在主存中的作业需运行的时间来决定撤离的先后次序。

图11-1 作业调度模拟流程四、数据结构及其说明1.一个结构体数组：typedef struct work{char username[10]; //用户名char workname[10]; //作业名float time; //作业运行时间char state; //状态R为收容，A表示执行状态，T为完成int store; //主存int tape; //磁带 }WORK;WORK w[N]; //工作数组2.初始化操作3.算法选择函数：int choice（）4.先来先服务函数（FCFS）：int FCFS()5.短作业优先服务函数（SFJ）：int SFJ()6. 随机数算法操作7.撤离作业算法操作8.主功能函数：void Administer（）五、源程序及注解#include<stdio.h>#include<stdlib.h>#include<string.h>#include<time.h>#define N 5//job number#define T 5//tap number#define S 100//main memory sizetypedef struct work{char username[10];char workname[10];float time;char state;int store;int tap;}WORK;int SJF();//shortest job firstint FCFS();//First come first serveint choseWork();void Administer();int t=T;//t为磁带中剩余数量int s=S;//S为主存剩余大小WORK w[N];int choseWork(){int i;char c;getchar();printf("用先来先服务算法，或者用运行时间最短者优先算法F or S:");scanf("%c",&c);switch(c){case'F':i=FCFS();break;case'S':i=SJF();break;}return(i);}int FCFS()//先来先服务{int i;for(i=0;i<N;i++)//查找工作状态为收容的资源量可满足的作业if(w[i].state=='R'&&w[i].store<=s&&w[i].tap<=t)break;if(i>0&&i<N)else return -1;}int SJF(){int i,j=-1;float k=100;//k为任意一个可大于最长作业时间的数for(i=0;i<N;i++)//查找工作状态为收容的资源量可满足的作业if(w[i].state=='R'&&w[i].store<=s&&w[i].tap<=t&&w[i].time<k){k=w[i].time;j=i;}return j;}int main(){int i;printf("初始化：\n");for(i=0;i<N;i++){printf("--请输入第%d个作业的信息--\n",i+1);printf("第%d个作业用户名：",i+1);scanf("%s",w[i].username);printf("第%d个作业作业名：",i+1);scanf("%s",w[i].workname);printf("第%d个作业运行时间：",i+1);scanf("%f",&w[i].time);printf("第%d个作业状态(状态Z表示执行，R表示收容，W为完成)：",i+1);scanf("%s",&w[i].state);while(w[i].state!='Z'||w[i].state!='R'||w[i].state!='W'){printf("请重新输入第%d个作业状态(状态Z表示执行，R表示收容，W为完成)：",i+1);scanf("%s",&w[i].state);}printf("第%d个作业主存：",i+1);scanf("%d",&w[i].store);printf("第%d个作业磁带：",i+1);scanf("%d",&w[i].tap);}Administer();}void Administer(){int i,j,f;int n=0;//主存中的作业数for(i=0;i<N;i++)if(w[i].state=='Z'){t=t-w[i].tap;s=s-w[i].state;n++;if(s<0||t<0||n>2){printf("初始化失败，退出系统\n");return;}char workname[10];char username[10];for(;;){float p;int k;int q;char b;getchar();time_t t;srand((unsigned)time(&t));printf("电脑随机数是:\n");for(k=0;k<1;k++)q=rand()%10;p=q*0.1;printf("%f\n",p);if(p>0.5)printf("随机数大于0.5，转入作业表\n");elseprintf("随机数小于0.5，转入主存\n");printf("继续(N)、返回(B)、显示当前著作业状态(D)还是退出系统(Q) :"); scanf("%s",&b);if(b=='N'){if(p>0.5&&p<=1){f=0;for(i=0;i<N;i++)if(w[i].state=='R')f=1;if(f==1)//主存中尚有未被选中的作业{if(t>0&&s>0)//主存中还能装入作业{j=choseWork();if(j<0)//未选到{printf("等待作业执行结束归还资源.\n");continue;}else //为作业分配资源{t=t-w[j].tap;s=s-w[j].store;w[j].state='Z';n++;if(n>2){t=t+w[j].tap;s=s-w[j].store;w[j].state='R';n++;printf("主存无法正常运行,返回\n");continue;}printf("--显示被调入主存的作业的用户名和作业名--\n");printf("%s %s\n",w[j].username,w[j].workname);continue;}}else{printf("主存中作业满载.\n");continue;}}elseprintf("请操作员输入作业。