MLFQ 和 Proper-Share 调度策略：深入探讨公平进程调度

引言

在《Operating System：Three Easy Pieces》一书中，作者深入探讨了多级反馈队列 (MLFQ) 和适当份额 (Proper-Share) 等高级调度策略，这些策略旨在解决实际操作系统中进程调度的复杂性。本文将详细介绍这两种策略，分析其优缺点，并解释它们如何提高公平性和系统性能。

多级反馈队列 (MLFQ)

MLFQ 是一种调度策略，将进程分配到多个优先级队列中。进程在队列之间移动，具体取决于它们的 CPU 使用情况和等待时间。

运作原理：

• 每个队列都具有不同的优先级和时间片。
• 刚创建的进程被放置在最高优先级队列中。
• 当进程超出其时间片或产生 I/O 请求时，它将被移动到优先级较低的队列中。
• 如果队列为空，则从优先级较低的队列中选择进程执行。

优点：

• 提高交互式进程的响应时间。
• 为 CPU 密集型进程提供优先级。
• 防止进程饥饿。

缺点：

• 可能导致高优先级进程过度占用 CPU。
• 在队列之间移动进程可能产生开销。

适当份额 (Proper-Share)

Proper-Share 是一种调度策略，旨在确保每个进程获得其 CPU 份额的公平比例。它通过计算每个进程的实际 CPU 使用情况与其分配的份额之间的差值来实现这一点。

运作原理：

• 为每个进程分配一个适当的份额，通常以 CPU 时间或优先级表示。
• 计算每个进程的“欠额”，这是实际 CPU 使用情况与分配份额之间的差值。
• 调度程序优先处理具有最大欠额的进程。

优点：

• 确保进程公平地获得 CPU 资源。
• 防止进程饥饿。
• 提高批处理进程的吞吐量。

缺点：

• 计算欠额可能产生开销。
• 难以确定适当的份额。

比较 MLFQ 和 Proper-Share

MLFQ 和 Proper-Share 都是旨在提高公平性和系统性能的调度策略。

特征	MLFQ	Proper-Share
目标	优化交互式进程的响应时间和防止进程饥饿	确保进程获得其公平的 CPU 份额
机制	优先级队列和时间片	计算每个进程的“欠额”
优点	响应时间好、防止饥饿	公平性、提高吞吐量
缺点	可能过度占用 CPU、开销	计算开销、份额分配困难

结论

MLFQ 和 Proper-Share 策略是操作系统中进程调度的重要组成部分。它们通过提供公平性、提高响应时间和防止饥饿，对提高系统性能至关重要。选择哪种策略取决于特定的系统要求和权衡利弊。通过深入了解这些策略，我们可以提高操作系统调度的效率和公平性。