操作系统之进程调度 (十一) --- 进程调度的时机、进程调度的方式、进程调度的狭义与广义...

进程调度

进程调度的时机

在上篇中说到，进程调度(低级调度)，就是按照某种算法从就绪队列中选择一个进程为其分配处理机。我们现在来说说什么时候需要使用到进程调度与切换。
进程调度与切换的时机分为两种情况，一种是当前运行的进程主动放弃处理机，还有一种是当前运行的进程被动放弃处理机。接下来看看它们分别对应什么事件。

• 当前运行的进程主动放弃处理机
  1. 进程正常终止。
  2. 运行过程中发生异常而终止。(如 内中断)
  3. 进程主动请求阻塞。(如 请求使用打印机)
• 当前运行的进程被动放弃处理机
  1. 分配给该进程的时间片用完。
  2. 有更紧急的事情要处理。(如 外中断)
  3. 有更高优先级的进程进入就绪队列。

注意：有的系统只允许进程主动放弃处理机，而在有的系统，进程可以既主动放弃处理机，又可以被剥夺处理机(当有更紧急的任务需要处理时)。

当然，有时候我们也不能进行进程调度与切换，比如以下的情况。

• 不能进行进程调度与切换的情况
  1. 在处理中断的过程中。中断处理过程复杂，与硬件密切相关，很难做到在中断处理的过程中进行进程调度与切换。
  2. 在原子操作过程中(原语)。原子操作不可中断，要一气呵成。
  3. 进程在操作系统内核程序临界区中时。 (这个在下面会解释)

对遗留问题的解释

在解释上述问题之前，先说说什么是临界资源，什么是临界区。

• 临界资源：一段时间内只允许一个进程使用的资源。即 各个进程只能互斥的访问临界资源。
• 临界区：程序中访问临界资源的那段代码

内核程序临界区一般是用来访问某种内核数据结构(临界资源)的代码。对于就绪队列这种内核临界资源，当有一个进程访问就绪队列时，该进程会给就绪队列上锁，以防其他进程的访问，所以此时我们不能进行进程调度，因为就绪队列被上锁了，进程调度相关进程无法访问该队列。

所以，进程在操作系统内核程序区时的确不能进行进程调度，但进程处于(普通)临界区时还是可以进行进程调度的，下面对其解释。
内核程序临界区和普通临界区不一样，普通临界区访问的临界资源不会直接影响到操作系统内核的管理工作，比如进程请求打印机这种临界资源，由于打印机准备需要时间，CPU总不能一直等待打印机准备完毕吧，所以此时需要进行进程调度。

进程调度的方式

进程调度的方式分为两种，分别是非剥夺式调度方式和剥夺式调度方式

• 非剥夺调度方式
  该方式又称非抢占方式。该方式只允许进程主动放弃处理机。在运行过程中即使有更紧迫的任务到达，当前进程依然会继续使用处理机，直到该进程终止或主动要求进入阻塞态。这种方式实现简单，系统开销小，但是无法及时的处理紧急任务，适合于早期批处理系统。

• 剥夺调度方式
  该方式又称抢占方式。该方式允许进程处理机被剥夺。当有一个进程正在处理机上运行时，如果有一个更重要的进程需要使用处理机，操作系统会立即暂停正在运行的进程，将处理机分配给更重要的那个进程。这种方式实现相对复杂，但是可以优先处理紧急任务，也可以实现让各进程按时间片规划轮流执行相应的功能(通过时钟中断)，适合于分时操作系统、实时操作系统。

以上两种方式类似于银行排队，非剥夺调度方式就是每个人都按照顺序排好，顺序的完成需求，安分守己，而剥夺调度方式就是，当你正在处理需求的时候，来了一个彪形大汉，强制的把你从队头中踢出。

进程调度的狭义与广义

• 狭义的进程调度
  狭义的进程调度只是指从就绪队列中选择一个进程，为其分配处理机资源，不包括进程切换。
• 广义的进程调度
  广义的进程调度包括了选择进程和切换进程两个过程。

小贴士：进程切换是有代价的，如果过于频繁的进行进程调度、切换，必然会导致整个系统的工作效率降低，使系统大部分时间都花在进程切换上，而使真正用于运行进程的时间减少。

总结

感谢

以上内容大部分来自王道操作系统系列视频教学。