Python实现常见操作系统调度算法详解

资源摘要信息: "本文档详细介绍了操作系统中四种基本的进程调度算法，并提供了使用Python语言实现这些算法的示例代码。这四种调度算法包括先来先服务（FCFS）调度算法、短作业优先（SJF）调度算法、时间片轮转（RR）调度算法和优先级调度算法。每种算法都有其特点和适用场景，本文将逐一进行阐述，并提供具体的Python实现代码，旨在帮助读者更好地理解和掌握操作系统的进程调度机制。 1. 先来先服务（FCFS）调度算法 先来先服务调度算法是最简单的一种进程调度算法。在这个算法中，进程按照请求CPU的顺序进行调度。一旦CPU空闲，它会立即分配给在就绪队列中等待时间最长的进程。FCFS调度算法实现简单，但可能导致较短进程因等待较长进程完成而遭受饥饿现象，即“长进程优先”。 Python实现FCFS调度算法的基本思路是创建一个队列来模拟进程的到达顺序，然后按照队列的顺序执行每个进程。 2. 短作业优先（SJF）调度算法 短作业优先调度算法是根据进程的执行时间（或称为作业长度）来进行调度。在这个算法中，CPU总是分配给就绪队列中执行时间最短的进程。SJF调度算法可以是抢占式的，也可以是非抢占式的。抢占式SJF调度算法也称为最短剩余时间优先（SRTF）算法。SJF算法能提供较好的平均等待时间和平均周转时间，但它可能导致长作业饥饿。 Python实现SJF调度算法时需要创建一个列表来存储进程的到达时间和执行时间，并根据这些时间来确定进程的执行顺序。 3. 时间片轮转（RR）调度算法 时间片轮转调度算法将所有就绪进程按照FCFS原则排成一个队列。进程在执行完一个时间片后，如果未完成，则会被放入队列尾部等待下一次调度。时间片的长度是一个关键参数，时间片太长会导致响应时间变长，时间片太短则会导致过多的上下文切换开销。 Python实现RR调度算法时需要一个队列以及一个时间片长度，按照队列顺序循环分配时间片给各个进程，并更新进程的状态。 4. 优先级调度算法 优先级调度算法是根据进程的优先级来进行调度。每个进程有一个优先级，CPU总是分配给优先级最高的进程。如果存在多个优先级相同的进程，则可以采用FCFS或RR算法作为辅助。优先级调度算法可以是非抢占式的，也可以是抢占式的。在非抢占式优先级调度中，一旦进程获得CPU，它将一直运行直到完成。在抢占式优先级调度中，如果新到达的进程优先级高于当前运行的进程，则会抢占CPU。 Python实现优先级调度算法时需要创建一个列表或字典来存储每个进程的优先级，并根据优先级来分配CPU。 以上是这四种进程调度算法的基本概念和Python实现方法。在实际操作中，开发者需要根据具体需求和场景选择合适的调度算法，以及调整算法相关参数，如时间片长度等，以获得最佳的系统性能表现。"