再看《作業系統》–處理機管理

文章目錄

• 1，先來看看進程
• 2，處理機管理
• 2.1 處理機分配策略
• 3，各種進程調度演算法簡單介紹
• 4，到哪裡，住哪去？

作業系統的一個重要任務就是管理處理機，大白話點就是：管理CPU的分配。如何分配CPU資源，才能使使用者得到儘快的響應，提高CPU的利用率，這是作業系統中處理機管理部分的工作。

1，先來看看進程

進程的定義也有好幾種。同樣地，這些定義描述了進程的不同側面。比如：

*進程是資源分派的單元

*進程是正在執行的指令段

1.1 進程是資源分派的單元

CPU時間，I/O連接埠，TCP/IP連接埠等電腦資源均是以進程為配置單位。簡單些講進程就是個資源的最終“消費者”。

1.2 進程是正在執行的指令段

這句定義有些籠統，其實還為發執行，控制這些指令段，還有需要很多附加資訊的支援。比如程式計數器，進程堆棧等等。

進程是有狀態的，看圖：

現實實現比這個要複雜，但原理還是一樣的。

2，處理機管理

我們上面說過，進程是資源分派的單元。處理機(CPU)資源的分配，體現在進程調度上，即讓哪個進程獲得CPU時間，得以執行。

2.1 處理機分配策略

進程的調度有些策略，即常見的調度演算法。但這些策略通常都會帶著一些優缺點。一個媽幾個孩子，餵奶的時候怎麼樣都不會做到100%公平。我們來看看常的調度演算法：

*先來先服務(First Come First Service)

*短作業優先(Sort Job First)

*時間片輪轉

*基於優先權

3，各種進程調度演算法簡單介紹

每種調度演算法都基於一些簡單地思想，同時也具有一定的優缺點。

3.1 先來先服務演算法

演算法：進程按照提交的時間依次被調度執行

隱喻：銀行的領號排除服務。現在稍大一些的銀行，當你準備辦理業務時，你得先領個號碼紙。紙號寫著你的排除的編號和前面還有未服務使用者的數目。類似於：

使用者按照號碼，依次排隊辦理服務。

優點：讓人感覺很公平(實現起來簡單)

缺點：試想，在等待了幾分鐘後，你的前面只有一位使用者了，快輪到你了，你正竊喜。誰知，你前面那位是個大嬸。手中拿了幾毛錢，存取和查看一共用了半天時間。等輪到你的時候，銀行下班了。這時你不崩潰才怪。

官方術語這樣講的：對於一些小作業，等待時間過長。

3.2 短作業優先

演算法：對於佔用CPU時間較少的作業，優先執行

隱喻：打飯的時候，總是有人插隊，口裡說：我打一個菜就好了——短作業優先(具體講是搶先)執行了。

優點：理論上講這個演算法是最優的，每個人平均等待時間最短。

缺點：嘔心的是，你往往不知道別人真的是打一個菜呢，還是指一分菜(四菜一湯)呢？

3.3 時間片輪轉

演算法：將CPU劃分為一個個時間片，每個作業執行一個時間片後，換下一個作業

隱喻：(暫缺)

優點：每進程都有機會執行

缺點：頻繁地進程切換太浪費時間了

3.4 基於優先權

演算法：根據對資源的使用方式，將進程劃分三六九等，層級越高，越早被調度

隱喻：根據學曆那人劃分三六九等，層級越高，收入越高。

優點：較高的CPU利用率

缺點：當層級太低時，容易產生無窮等待現象

4，到哪裡，住哪去？

本節主要引入了進程的概念和處理管理主要任務：進程調度的主要策略。

講到了進程，就不得不說說進程同步。

這便是下一篇的內容。