处理机调度策略：多级反馈队列与死锁管理

"多级反馈队列调度算法的性能-操作系统第三章" 在操作系统中，处理机调度是一个至关重要的环节，因为它直接影响到系统的整体性能，包括处理机利用率、系统吞吐量以及响应时间等关键指标。多级反馈队列调度算法是解决这一问题的一种有效策略，尤其适用于满足不同类型的用户需求，例如终端型作业用户、短批处理作业用户和长批处理作业用户。 处理机调度分为多个层次，其中最高层次的作业调度（也称为高级调度或长程调度）主要关注作业的选取和资源分配。在批处理系统中，作业调度负责从外存的作业后备队列中选择作业，将它们调入内存，创建进程，并分配必要的资源。而在分时系统中，由于用户可以直接通过键盘输入命令，作业调度的需求相对较少。 作业调度通常会依据一定的调度准则，比如短作业优先（SJF）或先来先服务（FCFS）等，来决定哪个作业优先获得处理机。一旦作业被选中并创建了进程，这些进程就会进入就绪队列等待进程调度。 进程调度（或低级调度，也称作短程调度）是处理机调度的最底层，它负责从就绪队列中选择一个进程，将其分配给处理机执行。常见的进程调度算法有轮转法、优先级调度、多级反馈队列调度等。多级反馈队列调度算法特别灵活，它设置多个调度队列，每个队列有不同的调度策略和时间片，短进程在前几级队列中优先执行，长进程则在后面的队列中等待，如果进程不能在当前时间片内完成，就会被重新放入队列尾部，等待下一次调度。 多级反馈队列调度算法能够兼顾到不同类型的用户需求。对于终端型作业用户，他们通常期望快速的响应时间，这种算法可以确保短小的交互式进程得到优先处理。对于短批处理作业用户，多级反馈队列也能有效地提高它们的执行效率，因为短进程可以快速完成。而对于长批处理作业用户，虽然他们的作业可能需要更长时间，但算法依然保证了在没有其他短进程时，这些长作业也会获得执行机会。 除了调度，处理机的状态管理和状态转换也是操作系统的重要组成部分。处理机有两种状态：核心态（或管态）和用户态（或目态）。核心态允许执行特权指令，访问所有资源，而用户态则受到限制，只能执行非特权指令。当需要操作系统服务或者出现中断/异常时，处理机状态会从用户态转换为核心态。 死锁是操作系统中的另一个重要问题，指的是两个或更多进程相互等待对方释放资源而形成的一种僵局。预防死锁的方法包括资源预分配、避免循环等待、设置超时和资源有序分配等策略。而一旦发生死锁，操作系统需要具备检测和解除死锁的能力，以恢复系统的正常运行。 多级反馈队列调度算法在操作系统中扮演着关键角色，不仅提升了处理机的利用率，还优化了系统性能，满足了不同用户的需求。同时，理解处理机状态管理和死锁处理机制，对于设计和维护高效、稳定的操作系统至关重要。