深入浅出：FCFS 与 SJF 进程调度算法

见解分享

2023-12-03 13:57:31

进程调度：FCFS 和 SJF 算法详解

理解进程调度

在计算机科学的广阔天地中，进程调度扮演着至关重要的角色。操作系统就是靠它来分配资源和管理正在运行的进程。从众多调度算法中，先来先服务 (FCFS) 和短作业优先 (SJF) 算法以其简洁性和效率而备受推崇。

先来先服务 (FCFS) 算法

顾名思义，FCFS 算法遵循“先到先得”的原则。无论进程的服务时间长短，最早到达的进程都会优先获得 CPU 时间片。这种方法以公平性著称，因为每个进程都按照到达的顺序等待轮到自己执行。

优点：

公平性： 所有进程都有平等的机会获得 CPU 时间片。
易于实现： FCFS 算法的实现非常简单和直接。

缺点：

低效率： 长服务时间的进程可能会长时间等待，导致平均等待时间增加。
不利于交互式应用： 由于用户进程必须等到所有前面的进程都执行完毕才能获得服务，所以用户响应时间可能会很慢。

代码示例：

void fcfs(int n, int arrival[], int service[]) {
    int waiting[n], turnaround[n];
    waiting[0] = 0;
    turnaround[0] = service[0];
    for (int i = 1; i < n; i++) {
        waiting[i] = waiting[i - 1] + service[i - 1];
        turnaround[i] = waiting[i] + service[i];
    }
}

短作业优先 (SJF) 算法

与 FCFS 不同，SJF 算法优先考虑服务时间最短的进程。这种方法旨在最小化平均等待时间，因为服务时间最短的进程会首先执行，从而减少其他进程的等待时间。

优点：

高效率： 通过优先处理短服务时间的进程，SJF 算法可以显著减少平均等待时间。
适用于交互式应用： 由于用户进程的服务时间通常很短，因此可以快速响应。

缺点：

不公平： 长服务时间的进程可能会无限期地等待，因为它们总是被短服务时间的进程抢先一步。
难以预测： SJF 算法依赖于进程的准确服务时间，这在实践中可能很难预测。

代码示例：

void sjf(int n, int arrival[], int service[]) {
    int waiting[n], turnaround[n];
    int completed = 0, time = 0;
    int remaining[n];
    for (int i = 0; i < n; i++) {
        remaining[i] = service[i];
    }
    while (completed < n) {
        int min_index = -1;
        for (int i = 0; i < n; i++) {
            if (arrival[i] <= time && remaining[i] > 0) {
                if (min_index == -1 || remaining[i] < remaining[min_index]) {
                    min_index = i;
                }
            }
        }
        if (min_index == -1) {
            time++;
        } else {
            remaining[min_index]--;
            time++;
            if (remaining[min_index] == 0) {
                completed++;
                turnaround[min_index] = time;
                waiting[min_index] = turnaround[min_index] - service[min_index];
            }
        }
    }
}