抢占式调度：优先权、短作业与时间片原理详解

第4章处理机调度与死锁重点关注了抢占式调度，也称为可剥夺式调度，这是操作系统中一种动态调整处理器分配策略的方式。在这样的调度模型中，系统可以根据特定的规则暂停当前执行的进程，将其处理机分配给优先级更高的进程或者符合特定条件的进程，如优先级较高的任务、响应时间短的任务或者按照时间片轮转的进程。 抢占原则主要有三种： 1. 优先权原则：高优先级的进程可以随时打断低优先级的进程，获取处理器资源。这有助于确保紧急或重要的任务得到及时处理。 2. 短作业优先原则：在多道程序环境下，短小的作业能够更快完成，从而提高系统整体效率，避免资源长期闲置。 3. 时间片原则：按预先设定的时间片长度轮转执行，即使在一个进程执行了一段时间后，也会让出处理机，给予其他进程执行机会，实现公平性。 在讨论作业时，我们引入了几个关键概念： - 作业：用户提交给系统的计算任务，由程序、数据和作业说明书组成，可能包含多个步骤，相互依赖。 - 作业说明书：详细描述了作业的属性和需求，包括用户信息、作业名称、优先级、资源要求等，使用作业控制语言（JCL）编写。 - 作业控制块（JCB）：存储作业相关信息的系统数据结构，用于管理作业生命周期，包括状态、资源请求等。 - CPU繁忙型作业：需要大量CPU处理的作业，如科学计算。 - I/O繁忙型作业：CPU大部分时间用于等待I/O操作，如事务处理。 作业管理是操作系统的基础功能，虽然在个人电脑和终端用户环境中，人们可能较少直接接触到作业的概念，但在大型机和服务器上，它至关重要。作业的建立涉及将程序和数据写入外存并创建JCB，JCB的存在标志着作业的生命周期，作业完成后，JCB会被撤销并释放系统资源。 JCB包含两个主要部分：描述信息，如作业名称、状态和优先级；资源要求，包括运行时间、结束时间、内存需求、外设资源等。这些信息对系统调度和资源分配至关重要，确保了作业能高效、有序地在系统中运行。理解抢占式调度和作业管理对于理解和优化操作系统性能至关重要。