简述多级反馈队列调度算法的基本原理，分析它对短作业、长作业的调度性能。

多级反馈队列调度算法是一种基于队列的作业调度算法，它将作业按照作业长度或优先级分配到多个不同的队列中，并且每个队列都有不同的时间片大小。每个队列按照先来先服务的原则进行调度，当一个作业在一个队列中运行的时间超过该队列的时间片大小时，该作业将被移动到下一个队列中，直到最后一个队列。如果一个作业在最后一个队列中也不能运行完毕，则被强制中断，以便为其他作业腾出资源。

多级反馈队列调度算法的基本原理是通过动态地调整时间片大小和作业的优先级，以适应不同类型的作业。对于短作业，它们通常能够在前几个队列中迅速完成，因为这些队列的时间片较短，能够快速轮转，从而提高了系统的响应速度。对于长作业，它们会在较长的时间片中运行，在每个队列中被分配更多的时间以完成计算，从而避免了长作业长时间等待的问题。

总体来说，多级反馈队列调度算法在短作业和长作业之间取得了一个很好的平衡。它能够快速响应短作业，同时也能够为长作业提供充足的时间，从而提高了系统的吞吐量和响应速度。但是，它也存在一些问题，比如队列的数量和时间片大小的设置可能会对系统性能产生影响，因此需要根据实际情况进行调整。

相关问题

简述多级反馈队列调度算法的基本算法思想

### 回答1：
多级反馈队列调度算法（Multi-level Feedback Queue Scheduling Algorithm，MFQS）是一种在操作系统中用来管理进程的调度算法。它的基本思想是将进程分成若干个优先级等级，并建立多个反馈队列来存储进程。每个反馈队列对应一个优先级等级，优先级较高的反馈队列会优先被调度。

在 MFQS 算法中，每个进程都有一个时间片，每个时间片结束后，调度程序会检查该进程是否已经完成，如果没有，就将该进程移动到下一个优先级等级的反馈队列中，并重新赋予新的时间片。如果进程在最低优先级的反馈队列中已经用尽了所有的时间片，但仍然没有完成，那么系统会将其丢弃，并从就绪队列中选择下一个进程进行调度。

MFQS 算法的优点在于，能够提高系统的吞吐量，同时也能保证短作业公平的调度。但是，它的缺点在于，调度的复杂度比较高，可能会带来一些额外的开销。

### 回答2：
多级反馈队列调度算法是一种将作业分为多个队列，并为每个队列设置不同的优先级的调度算法。其基本算法思想如下：

1. 将作业按照不同的优先级划分为多个队列，每个队列表示一个优先级。通常情况下，拥有更高优先级的队列会有更短的时间片，即更高的时间片轮转速度。而拥有较低优先级的队列会有较长的时间片，即较低的时间片轮转速度。

2. 当调度器开始运行时，首先选择拥有最高优先级的队列中的作业执行。如果当前队列中的作业能在时间片耗尽之前完成，则它将会从队列中移除。如果某个作业在时间片耗尽之前没有完成，则会被调度器暂停，并被移到一个拥有较低优先级的队列中等待下一次调度。

3. 当一个队列中的作业被暂停之后，它会被放置在相对较低优先级的队列中继续等待调度。通过不断重复这个过程，每个作业将会不断降低优先级并在较低优先级的队列中等待调度。这个过程保证了长时间运行的作业无法长时间占用CPU，从而能够公平地分配CPU资源给其他等待调度的作业。

4. 当一个作业在一个较低优先级的队列中得到调度时，它的时间片轮转速度会较慢。这意味着它将有更多的时间完成，从而减少作业被频繁中断的可能性。这种设计可以提高短作业的响应时间，同时也保证了长时间运行的作业不会完全被忽视。

多级反馈队列调度算法通过动态调整作业的优先级和时间片长度，能够有效地平衡各个作业之间的响应时间和吞吐量，提高系统的性能和公平性。它是一种常用的调度算法，在实际操作系统中得到了广泛应用。

### 回答3：
多级反馈队列调度算法是一种动态调度算法，它根据进程的优先级和历史运行情况进行调度。

其基本算法思想如下：

1. 将进程根据其优先级划分为多个队列，每个队列有一个固定的时间片。

2. 初始时，将所有进程加入第一个队列。

3. 调度程序选择第一个队列中的进程执行，并设置一个定时器，当时间片用完时，强制切换到下一个队列。

4. 如果进程在当前队列中耗尽了所有时间片，它将被放置到下一个队列的尾部。

5. 进程在较高级别队列中获得的时间片相对较短，而在较低级别队列中获得的时间片相对较长。

6. 如果一个进程在较高级别队列运行了一段时间，但仍然没有完成，它会被移到较低级别队列中，以便给其他进程更多的执行时间。

7. 这样，进程将根据其运行时间和优先级在不同的队列中进行多次调度，以达到公平和高效利用资源的目的。

多级反馈队列调度算法的优点在于能够根据进程的运行情况动态地调整优先级，以提高系统的响应速度和整体性能。同时，它也能够公平地分配CPU时间片，避免某些进程长时间占用资源，导致其他进程无法得到执行。然而，该算法可能存在进程饥饿的问题，即某些进程可能永远无法在低级队列中获得足够的执行时间。因此，在实际应用中，需要合理调整各级队列的时间片大小和进程的优先级，以平衡各个进程之间的执行机会。

一、(7分)简述多级反馈队列，并给出其基本规则。 二、(6 分)简述受限直接访问，并给出通用的实现技术。 三、(7 分)假设系统中有四个相同类型的资源被三个进程共享。每个进程最多需要两个 资源。简述什么是死锁，并证明这个系统不会死锁。 四、(10分)某进程调度程序采用基于优先数(priority)的调度策略，即选择优先数最小的进 程运行，进程创建时由用户指定一个nice作为静态优先数。 为了动态调整优先数，引入 运行时间cpuTime和等待时间wait Time,初值均为0。进程处于执行态时，cpuTime 定 时加1，且waitTime置0;进程处于就绪态时，cpuTime 置0, waitTime 定时加1。请回 答下列问题。 (1)若调度程序只将nice的值作为进程的优先数，即priority=nice,是否会出现饥饿现象， 为什么? (2)使用nice、cpuTime和waitTime设计一种动态优先数计算方法， 以避免产生饥饿现象， 并说明各变量的作用。

一、多级反馈队列是一种常见的进程调度算法，它将进程按照优先级分成多个队列，每个队列有自己的时间片大小，高优先级队列的时间片较短，低优先级队列的时间片较长。当进程到达系统时，先进入最高优先级队列，如果时间片用完了还未完成，则进入次高优先级队列，以此类推。基本规则如下：

1.高优先级的进程会优先执行，低优先级的进程会被推迟执行；
2.如果有多个进程在同一队列中等待执行，采用时间片轮转的方式调度；
3.如果一个进程在一个队列中占用的时间超过了它的时间片，它会被移到下一个更低优先级的队列，直到它完成为止。

二、受限直接访问是一种实现页面置换的方法，它通过将主存中的每个页面映射到一个固定的位置，使得页面调度算法可以直接访问页面的位置，从而提高内存管理的效率。通用的实现技术包括：

1.建立一个页表，将每个页面映射到一个唯一的物理地址；
2.使用一个页表寄存器来存储当前进程的页表基地址；
3.使用MMU（内存管理单元）来实现虚拟地址到物理地址的转换。

三、死锁是指多个进程互相等待资源，导致系统无法继续运行的一种状态。在本题中，每个进程最多需要两个资源，而系统中共有四个资源，因此不存在死锁的情况。即使所有进程都同时请求两个资源，也最多只能有两个进程同时分配到资源，另外一个进程会被阻塞等待资源释放。

四、
(1)调度程序只将nice的值作为进程的优先数，即priority=nice，会出现饥饿现象。因为优先数只与进程创建时指定的nice值有关，不能反映进程的运行状态和等待时间，优先数较低的进程可能永远无法被调度执行。
(2)使用nice、cpuTime和waitTime设计动态优先数计算方法可以避免饥饿现象。一种常见的方法是：priority = nice + 2 * cpuTime + waitTime。其中，nice表示进程创建时指定的优先数，cpuTime表示进程运行的时间，waitTime表示进程等待的时间。因为cpuTime和waitTime随着进程的运行而增加，所以优先数也会随着时间的推移而增加，保证了所有进程都能获得执行的机会。