操作系统基础24-轮转调度(RR)算法

2020-11-30 11:05·重学IT的老猫

时间片轮转（RR）调度算法是专门为分时系统设计的。它类似于FCFS调度，但是增加了抢占以切换进程。也称为时间片技术(time slicing，SL)。该算法中，将一个较小时间单元定义为时间量或时间片。时间片的大小通常为10~100ms。就绪队列作为循环队列。CPU调度程序循环整个就绪队列，为每个进程分配不超过一个时间片的CPU。为了实现RR调度，我们再次将就绪队列视为进程的FIFO 队列。新进程添加到就绪队列的尾部。CPU调度程序从就绪队列中选择第一个进程，将定时器设置在一个时间片后中断，最后分派这个进程。

有两种情况可能发生。进程可能只需少于时间片的CPU执行。对于这种情况，进程本身会自动释放CPU。调度程序接着处理就绪队列的下一个进程。否则，如果当前运行进程的CPU执行大于一个时间片，那么定时器会中断，进而中断操作系统。然后，进行上下文切换，再将进程加到就绪队列的尾部，接着CPU调度程序会选择就绪队列内的下一个进程。不过，采用RR策略的平均等待时间通常较长。假设有如下一组进程，它们在时间0到达，其CPU 执行以ms计：

如果使用4ms的时间片，那么P1会执行最初的 4ms。由于它还需要 20ms，所以在第一个时间片之后它会被抢占，而CPU就交给队列中的下一个进程。由于P2不需要 4ms，所以在其时间片用完之前就会退出。CPU接着交给下一个进程，即进程 P3。在每个进程都得到了一个时间片之后，CPU又交给了进程 P1以便继续执行。因此，RR 调度结果如下：

现在，我们计算这个调度的平均等待时间。P1 等待 10-4 = 6ms，P2 等待 4ms，而 P3 等待 7ms。因此，平均等待时间为 17/3 = 5.66ms。

在RR调度算法中，没有进程被连续分配超过一个时间片的CPU(除非它是唯一可运行的进程)。如果进程的CPU执行超过一个时间片，那么该进程会被抢占，并被放回到就绪队列。因此，RR调度算法是抢占的。

如果就绪队列有n个进程，并且时间片为 q，那么每个进程会得到 1/n 的CPU时间，而且每次分得的时间不超过 q 个时间单元。每个进程等待获得下一个CPU时间片的时间不会超过 (n-1)q 个时间单元。例如，如果有5个进程，并且时间片为 20ms，那么每个进程每100ms 会得到不超过 20ms 的时间。 算法思想：公平地、轮流地为各个进程服务，让每个进程在一定时间间隔内都可以得到响应 算法规则：按照各进程到达就绪队列的顺序，轮流让各个进程执行一个时间片（如100ms）。各进程未在一个时间片内执行完，则剥夺处理机，将进程重新放到就绪队列队尾重新排队。 用于作业/进程调度:用于进程调度(只有作业放入内存建立了相应的进程后，才能被分配处理机时间片) 优缺点：优点：公平；响应快，适用于分时操作系统。缺点：由于高频率的进程切换，因此有一定开销；不区分任务的紧急程度。