linux实现时间片轮转算法

时间片轮转算法是一种常见的 CPU 调度算法，它的实现方式在 Linux 中非常简单。

具体来说，Linux 内核提供了一个叫做 CFS（Completely Fair Scheduler，完全公平调度器）的调度算法，它是一种基于红黑树的调度算法，可以保证所有进程都能够公平地使用 CPU 时间。在 CFS 中，每个进程都有一个权重值，这个权重值决定了进程在 CPU 调度中所占的比例，权重值越大的进程，获得 CPU 时间的机会就越大。CFS 会根据进程的权重值动态调整进程的时间片长度，以保证公平性。

如果你想手动实现时间片轮转算法，可以使用 Linux 提供的定时器机制。具体来说，你可以创建一个定时器，定时器时间为时间片长度，当定时器超时时，就切换到下一个进程并重新启动定时器。当然，在实际的系统中，你不需要手动实现时间片轮转算法，因为 Linux 内核已经提供了完善的调度算法。

相关问题

linux使用c语言实现时间片轮转算法

下面是一个简单的使用 C 语言实现时间片轮转算法的示例代码：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <signal.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/time.h>

#define TIME_QUANTUM 1     // 时间片长度为 1 秒
#define MAX_PROCESSES 10   // 最大进程数
#define MAX_NAME_LEN 20    // 进程名最大长度

static int num_processes = 0;  // 当前进程数
static int current_process = 0;  // 当前运行的进程索引
static int time_left = 0;  // 当前进程剩余时间
static int time_elapsed = 0;  // 已经运行的时间

struct process {
    char name[MAX_NAME_LEN];
    int time_remaining;
    int priority;
};

static struct process processes[MAX_PROCESSES];

// 定时器处理函数
void timer_handler(int signum) {
    time_left--;
    time_elapsed++;

    // 当前进程时间用完，切换到下一个进程
    if (time_left <= 0) {
        current_process = (current_process + 1) % num_processes;
        time_left = processes[current_process].time_remaining;
    }

    // 所有进程都已经运行完毕
    if (time_elapsed >= MAX_PROCESSES * TIME_QUANTUM) {
        printf("All processes have finished.\n");
        exit(0);
    }
}

// 注册定时器
void register_timer() {
    struct sigaction sa;
    struct itimerval timer;

    // 安装定时器处理函数
    sa.sa_handler = timer_handler;
    sigemptyset(&sa.sa_mask);
    sa.sa_flags = 0;
    sigaction(SIGALRM, &sa, NULL);

    // 设置定时器
    timer.it_value.tv_sec = TIME_QUANTUM;
    timer.it_value.tv_usec = 0;
    timer.it_interval.tv_sec = TIME_QUANTUM;
    timer.it_interval.tv_usec = 0;
    setitimer(ITIMER_REAL, &timer, NULL);
}

// 创建新进程
void create_process(char* name, int time_remaining, int priority) {
    if (num_processes >= MAX_PROCESSES) {
        printf("Too many processes.\n");
        exit(1);
    }

    struct process p;
    strncpy(p.name, name, MAX_NAME_LEN);
    p.time_remaining = time_remaining;
    p.priority = priority;
    processes[num_processes++] = p;
}

int main() {
    // 创建一些进程
    create_process("process1", 3, 1);
    create_process("process2", 5, 2);
    create_process("process3", 2, 3);

    register_timer();

    // 执行进程
    while (1) {
        printf("[%d] Running process %s...\n", time_elapsed, processes[current_process].name);
        sleep(1);
    }

    return 0;
}

在这个示例代码中，我们使用了 `setitimer` 函数来注册定时器，并且在定时器处理函数中实现了时间片轮转算法的核心逻辑。在 `create_process` 函数中，我们可以创建新的进程，并将它们添加到进程列表中。在 `main` 函数中，我们不断地执行当前进程，并在进程时间用完时切换到下一个进程。当所有进程都已经运行完毕时，程序将退出。

需要注意的是，这个示例代码非常简单，只是一个基本的框架，实际使用中还需要根据具体情况进行一些调整和优化。

Linux用c实现时间片轮转算法程序的基本步骤，其中输出每一步处理的进程状态等

实现时间片轮转算法程序的基本步骤如下：

1. 定义进程结构体，包含进程ID、进程名称、进程状态、进程优先级、进程需要执行的总时间、进程已经执行的时间等信息。

2. 定义一个循环队列，用于存储就绪队列中的进程。

3. 初始化就绪队列，将所有进程加入到就绪队列中。

4. 定义一个计时器，用于模拟时间片的到期，每次到期时，将当前进程重新加入到就绪队列的队尾。

5. 循环执行以下步骤：

a. 从就绪队列中获取一个进程，执行它需要的时间片。

b. 如果进程需要执行的时间大于时间片，则将它重新加入到就绪队列的队尾，并将已经执行的时间累加。

c. 如果进程需要执行的时间小于等于时间片，则将进程状态设置为已完成，并将已经执行的时间累加。

d. 输出当前进程的状态，包括进程ID、进程名称、进程状态、已经执行的时间等信息。

e. 如果所有进程都已完成，则程序退出。

下面是一个简单的示例代码，用于演示时间片轮转算法的实现过程：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>

#define MAX_PROCESS_NUM 10
#define TIME_SLICE 5

enum ProcessState {
  STATE_READY,
  STATE_RUNNING,
  STATE_FINISHED,
};

typedef struct Process {
  int pid;
  char name[20];
  enum ProcessState state;
  int priority;
  int total_time;
  int exec_time;
} Process;

typedef struct Queue {
  Process* buffer[MAX_PROCESS_NUM];
  int front;
  int rear;
  int size;
} Queue;

void initQueue(Queue* q) {
  q->front = 0;
  q->rear = -1;
  q->size = 0;
}

void enqueue(Queue* q, Process* p) {
  q->rear = (q->rear + 1) % MAX_PROCESS_NUM;
  q->buffer[q->rear] = p;
  q->size++;
}

Process* dequeue(Queue* q) {
  Process* p = q->buffer[q->front];
  q->front = (q->front + 1) % MAX_PROCESS_NUM;
  q->size--;
  return p;
}

Process* createProcess(int pid, const char* name, int priority, int total_time) {
  Process* p = (Process*)malloc(sizeof(Process));
  p->pid = pid;
  strncpy(p->name, name, sizeof(p->name));
  p->state = STATE_READY;
  p->priority = priority;
  p->total_time = total_time;
  p->exec_time = 0;
  return p;
}

void runProcess(Process* p) {
  p->state = STATE_RUNNING;
  printf("Running process %d (%s), exec_time=%d/%d\n", p->pid, p->name, p->exec_time, p->total_time);
}

void finishProcess(Process* p) {
  p->state = STATE_FINISHED;
  printf("Finish process %d (%s), exec_time=%d/%d\n", p->pid, p->name, p->exec_time, p->total_time);
}

int main() {
  Process* processes[MAX_PROCESS_NUM];
  Queue readyQueue;
  initQueue(&readyQueue);

  // create processes
  processes[0] = createProcess(1, "Process 1", 1, 15);
  processes[1] = createProcess(2, "Process 2", 2, 10);
  processes[2] = createProcess(3, "Process 3", 3, 20);
  processes[3] = createProcess(4, "Process 4", 4, 5);
  processes[4] = createProcess(5, "Process 5", 5, 8);

  // add processes to ready queue
  for (int i = 0; i < MAX_PROCESS_NUM; i++) {
    enqueue(&readyQueue, processes[i]);
  }

  // run processes
  Process* currentProcess = NULL;
  int timeCount = 0;
  while (readyQueue.size > 0) {
    currentProcess = dequeue(&readyQueue);
    runProcess(currentProcess);
    timeCount = 0;
    while (timeCount < TIME_SLICE && currentProcess->exec_time < currentProcess->total_time) {
      currentProcess->exec_time++;
      timeCount++;
      if (currentProcess->exec_time == currentProcess->total_time) {
        finishProcess(currentProcess);
      } else if (timeCount == TIME_SLICE) {
        enqueue(&readyQueue, currentProcess);
        currentProcess->state = STATE_READY;
      }
    }
  }

  // free resources
  for (int i = 0; i < MAX_PROCESS_NUM; i++) {
    free(processes[i]);
  }

  return 0;
}

上述代码中，我们定义了一个循环队列 `readyQueue` 用于存储就绪队列中的进程，其中 `enqueue()` 和 `dequeue()` 函数分别用于向队列中添加和移除进程。我们还定义了一个 `createProcess()` 函数用于创建进程，以及 `runProcess()` 和 `finishProcess()` 函数用于执行进程和完成进程。

在 `main()` 函数中，我们首先创建了一些进程，并将它们添加到就绪队列中。然后我们循环执行以下操作：

1. 从就绪队列中获取一个进程，执行它需要的时间片。

2. 如果进程需要执行的时间大于时间片，则将它重新加入到就绪队列的队尾，并将已经执行的时间累加。

3. 如果进程需要执行的时间小于等于时间片，则将进程状态设置为已完成，并将已经执行的时间累加。

4. 输出当前进程的状态，包括进程ID、进程名称、进程状态、已经执行的时间等信息。

5. 如果所有进程都已完成，则程序退出。

在程序运行时，我们可以看到每个进程的执行情况，以及进程状态的变化。