调动各方 先来先服务调度算法你不知道的那些事

在计算机系统中,经常会有多个程序同时运行,这就涉及到进程调度的问题,进程调度是指操作系统负责安排进程在CPU上运行的顺序,以实现对计算机资源的合理分配和利用。先来先服务(FCFS, First Come First Served)调度算法是一种最简单的非抢占式调度算法,顾名思义,该算法按照进程进入就绪队列的先后顺序来进行调度,先进入就绪队列的进程先被调度执行。

FCFS调度算法的基本概念和原理

在FCFS调度算法中,每个进程都有一个唯一标识,称为进程ID(PID),当进程到达就绪队列时,会根据PID将其按顺序加入到队尾,就绪队列是一个先进先出(FIFO, First In First Out)队列,因此,先进入就绪队列的进程会先被调度执行,后进入就绪队列的进程会等待前面的进程执行完之后才能被调度执行。FCFS调度算法的优点是简单易于理解和实现,并且不会产生饥饿现象,即不会出现某个进程一直等待而无法执行的情况。

FCFS调度算法的优缺点

FCFS调度算法的优点是简单易于理解和实现,并且不会产生饥饿现象,但是,FCFS调度算法也有其缺点,主要体现在以下几个方面:

1. 低利用率: FCFS调度算法会导致CPU利用率较低,因为当一个进程运行时间较长时,后面的进程需要等待很长时间才能执行,导致CPU空闲时间增加。
2. 平均等待时间长: FCFS调度算法的平均等待时间较长,因为一个进程需要等待前面的所有进程执行完之后才能执行,这会导致平均等待时间变长。
3. 无法优先处理紧急进程: FCFS调度算法无法优先处理紧急进程,因为紧急进程需要排队等待前面的进程执行完之后才能执行,这可能会导致紧急进程无法及时执行,从而造成严重后果。

实例

以下是一个与FCFS调度算法相关的实例:

有一个CPU和三个进程P1、P2和P3,进程P1的运行时间为10ms,进程P2的运行时间为20ms,进程P3的运行时间为30ms。按照FCFS调度算法,进程P1先被调度执行,然后是进程P2,最后是进程P3,整个运行过程如下图所示:

| P1 | P2 | P3 |
|---|---|---|
| 0ms | 10ms | 30ms |
| 10ms | 30ms | 60ms |
| 30ms | 50ms | 90ms |

从上图可以看出,FCFS调度算法会导致CPU利用率较低,因为当进程P1和P2运行时,CPU空闲时间较长,另外,FCFS调度算法的平均等待时间也较长,因为进程P3需要等待前面的进程P1和P2执行完之后才能执行,导致进程P3的等待时间较长。

结束语

FCFS调度算法是一种简单易于理解和实现的非抢占式调度算法,但是,FCFS调度算法也有其缺点,主要体现在低利用率、平均等待时间长以及无法优先处理紧急进程等方面,因此,在实际应用中,经常会采用其他调度算法,如短作业优先调度算法、时间片轮转调度算法等,以提高系统性能。