BUAA操作系统课程项目：作业调度程序设计与实现

资源摘要信息:"作业调度系统: 北京航空航天大学操作系统课程项目" 该文件描述了北京航空航天大学操作系统课程项目的一个实验——作业调度系统。实验的核心是设计并实现一个作业调度程序，该程序应能够执行以下功能： 1. 作业的入队（enq）：允许新作业加入到调度队列中。 2. 作业的出队（deq）：允许作业按照特定的调度策略从队列中移除。 3. 查看作业状态（stat）：提供一种机制，使得可以查看当前作业队列中作业的状态信息。 4. 多级反馈轮转调度算法：实现一种调度策略，该策略通过优先级队列管理作业，并根据作业的性质和执行历史动态调整优先级。 此项目除了要求基本的作业调度程序的实现外，还包含了提高要求的部分： - 分析多级反馈轮转调度算法的性能，并根据分析结果改进优先级更新方式，目的是设计出更合理、更高效的调度算法。 - 对stat命令进行改进，使其输出的作业状态信息不会被调度程序的其他输出信息所覆盖。这可以通过将作业状态信息放入FIFO队列来实现，从而将信息传输给作业控制命令程序，便于实验观察。 实验使用的是Unix/Linux环境，而编程语言为C语言，这可以从文件标签中推断出来。 接下来，我们将对这些知识点进行更详细的阐述： **作业调度概念**： 作业调度是操作系统中的一个重要功能，它的目的是提高系统的吞吐量和资源利用率，同时满足用户对响应时间的要求。在多任务操作系统中，作业调度器根据一定的算法决定哪些作业或进程获得CPU时间，以及这些作业或进程的执行顺序。 **多级反馈队列调度**： 这是一种常用的调度算法，它结合了抢占式调度和时间片轮转调度的特点。算法通过维护多个队列，每个队列有不同的优先级。新作业首先被放入最高优先级的队列，如果作业在规定的时间片内没有完成，它就会被移至下一优先级的队列。这种机制能够满足不同作业的执行需求，对于短作业具有较好的响应时间，而长作业也能保证最终执行。 **优先级调度的改进**： 传统的优先级调度可能会导致一些问题，如饥饿现象（有些作业长期得不到执行）。改进的策略可能包括老化机制（随着时间推移逐渐提高等待作业的优先级）或者动态优先级计算，比如根据作业等待时间、执行时间和资源需求动态调整优先级。 **Unix/Linux系统下的C语言编程**： 在Unix/Linux系统下进行C语言编程，开发者需要熟悉POSIX标准的系统调用，了解如何操作进程和文件系统。编程过程中可能涉及到进程管理、内存管理、同步机制（如互斥锁、信号量）等系统级编程的知识。 **FIFO队列**： FIFO队列是先进先出的数据结构，在多级反馈轮转调度中用于管理作业状态信息。当调度器需要输出作业状态时，FIFO队列保证信息的顺序性和完整性，避免了信息被覆盖的问题。 **性能分析**： 性能分析是指评估和测量系统、产品或组件在特定条件下的性能指标，如响应时间、吞吐量、资源利用率等。在本项目中，性能分析有助于识别现有调度算法的瓶颈和不足，为改进算法提供依据。 该课程项目通过设计和实现一个作业调度系统，不仅让学生实践操作系统的基本概念，而且加深对调度算法性能和实现细节的理解。通过这一项目，学生可以更好地掌握系统编程技能，提升解决实际问题的能力。