在计算机科学中,操作系统(Operating System,简称OS)是管理计算机硬件与软件资源的系统软件,负责合理地组织计算机各部分协调工作。调度策略是操作系统中的一个核心组成部分,它决定了如何分配CPU时间给不同的进程。以下是操作系统的五大常见调度策略:

1. 先来先服务(FCFS)

概述:FCFS(First-Come, First-Served)是最简单的调度策略,进程按照到达CPU的顺序进行调度。

优点:实现简单,公平。

缺点:可能导致“饥饿”现象,即某些进程长时间得不到调度。

示例

def fcfs(processes):
    order = []
    for process in processes:
        order.append(process)
    return order

processes = [1, 2, 3, 4, 5]
print(fcfs(processes))

2. 最短作业优先(SJF)

概述:SJF(Shortest Job First)优先调度预计运行时间最短的进程。

优点:平均等待时间短,系统响应速度快。

缺点:可能导致短作业优先,长作业饿死。

示例

def sjf(processes):
    order = sorted(processes, key=lambda x: x['burst_time'])
    return order

processes = [{'id': 1, 'burst_time': 3}, {'id': 2, 'burst_time': 1}, {'id': 3, 'burst_time': 4}]
print(sjf(processes))

3. 最短剩余时间优先(SRTF)

概述:SRTF(Shortest Remaining Time First)是SJF的动态版本,它考虑进程当前剩余时间。

优点:响应速度快,减少进程等待时间。

缺点:调度开销大,可能引起进程切换。

示例

def srtf(processes):
    order = []
    current_time = 0
    while processes:
        shortest_process = min(processes, key=lambda x: x['burst_time'])
        order.append(shortest_process)
        processes.remove(shortest_process)
        current_time += shortest_process['burst_time']
    return order

processes = [{'id': 1, 'burst_time': 3}, {'id': 2, 'burst_time': 1}, {'id': 3, 'burst_time': 4}]
print(srtf(processes))

4. 优先级调度

概述:优先级调度根据进程的优先级进行调度,优先级高的进程先执行。

优点:能较好地满足某些特定需求。

缺点:可能导致低优先级进程饿死。

示例

def priority(processes):
    order = sorted(processes, key=lambda x: x['priority'], reverse=True)
    return order

processes = [{'id': 1, 'priority': 2}, {'id': 2, 'priority': 5}, {'id': 3, 'priority': 1}]
print(priority(processes))

5. 轮转调度

概述:轮转调度(Round Robin,简称RR)将CPU时间分成固定大小的“时间片”,进程依次执行。

优点:公平,响应时间短。

缺点:可能导致进程切换开销大。

示例

def round_robin(processes, time_slice):
    order = []
    current_time = 0
    while processes:
        for process in processes:
            if process['burst_time'] <= time_slice:
                order.append(process)
                processes.remove(process)
                current_time += process['burst_time']
            else:
                process['burst_time'] -= time_slice
                current_time += time_slice
    return order

processes = [{'id': 1, 'burst_time': 3}, {'id': 2, 'burst_time': 1}, {'id': 3, 'burst_time': 4}]
time_slice = 2
print(round_robin(processes, time_slice))

以上五种调度策略各有优缺点,实际应用中需要根据具体情况进行选择。