关于调度算法,小林给出更好的例子(银行办理业务)

看的迷迷糊糊?那我拿去银行办业务的例子,把上面的调度算法串起来,你还不懂,你锤我!

办理业务的客户相当于进程,银行窗口工作人员相当于 CPU。

现在,假设这个银行只有一个窗口(单核 CPU ),那么工作人员一次只能处理一个业务。

那么最简单的处理方式,就是先来的先处理,后面来的就乖乖排队,这就是先来先服务(FCFS)调度算法。但是万一先来的这位老哥是来贷款的,这一谈就好几个小时,一直占用着窗口,这样后面的人只能干等,或许后面的人只是想简单的取个钱,几分钟就能搞定,却因为前面老哥办长业务而要等几个小时,你说气不气人?

有客户抱怨了,那我们就要改进,我们干脆优先给那些几分钟就能搞定的人办理业务,这就是短作业优先(SJF)调度算法。听起来不错,但是依然还是有个极端情况,万一办理短业务的人非常的多,这会导致长业务的人一直得不到服务,万一这个长业务是个大客户,那不就捡了芝麻丢了西瓜

那就公平起见,现在窗口工作人员规定,每个人我只处理 10 分钟。如果 10 分钟之内处理完,就马上换下一个人。如果没处理完,依然换下一个人,但是客户自己得记住办理到哪个步骤了。这个也就是时间片轮转(RR)调度算法。但是如果时间片设置过短,那么就会造成大量的上下文切换,增大了系统开销。如果时间片过长,相当于退化成 FCFS 算法了。

既然公平也可能存在问题,那银行就对客户分等级,分为普通客户、VIP 客户、SVIP 客户。只要高优先级的客户一来,就第一时间处理这个客户,这就是最高优先级(HPF)调度算法。但依然也会有极端的问题,万一当天来的全是高级客户,那普通客户不是没有被服务的机会,不把普通客户当人是吗?那我们把优先级改成动态的,如果客户办理业务时间增加,则降低其优先级,如果客户等待时间增加,则升高其优先级。

那有没有兼顾到公平和效率的方式呢?这里介绍一种算法,考虑的还算充分的,多级反馈队列(MFQ)调度算法,它是时间片轮转算法和优先级算法的综合和发展。它的工作方式:

  • 银行设置了多个排队(就绪)队列,每个队列都有不同的优先级,各个队列优先级从高到低 ,同时每个队列执行时间片的长度也不同,优先级越高的时间片越短
  • 新客户(进程)来了,先进入第一级队列的末尾,按先来先服务原则排队等待被叫号(运行)。如果时间片用完客户的业务还没办理完成,则让客户进入到下一级队列的末尾,以此类推,直至客户业务办理完成。
  • 当第一级队列没人排队时,就会叫号二级队列的客户。如果客户办理业务过程中,有新的客户加入到较高优先级的队列,那么此时办理中的客户需要停止办理,回到原队列的末尾等待再次叫号,因为要把窗口让给刚进入较高优先级队列的客户。

多级反馈队列中有一个priority boost机制可以介绍下,一段时间后,会将所有任务都提升到最高优先级队列,防止一直来新的任务让低优先级的长任务饿死。

可以发现,对于要办理短业务的客户来说,可以很快的轮到并解决。对于要办理长业务的客户,一下子解决不了,就可以放到下一个队列,虽然等待的时间稍微变长了,但是轮到自己的办理时间也变长了,也可以接受,不会造成极端的现象,可以说是综合上面几种算法的优点。


#引用小林coding

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