调度器是指在多任务操作系统中,根据一定的调度算法,合理地分配CPU时间片,从而控制程序的运行顺序,达到高效利用CPU资源的目的。
在计算机应用领域中,调度器也被广泛应用于任务调度、进程调度、线程调度等场景中,以确保任务可以按期完成,提升系统运行效率。
根据不同场景需求,存在多种不同类型的调度器,常见的包括:
1. 时间片轮转调度器:按照时间片为单位,将所有的进程排到一个队列中,按照先来先服务的原则进行调度。当时间片用完后,若进程还未完成,则将其放到队尾,等待下一轮调度。
2. 优先级调度器:根据进程的优先级,将所有进程排成不同的队列,按照进程优先级高低来进行调度。优先级高的进程可以先获得资源,但也存在低优先级进程长时间得不到运行的情况。
3. 多级反馈队列调度器:将所有进程按照优先级划分成多个队列,并且在这多个队列之间循环调度,高优先级进程调度结束后,继续调度下一优先级进程。每个队列内部采用时间片轮转进行进一步调度。
如何选择适合自己系统的调度器,需要考虑多种因素:
1. 运行环境:不同的系统运行环境下,适合的调度器也不同。例如,实时操作系统需要考虑延迟问题,因此需要使用优先级调度器等。
2. 应用程序类型:应用程序类型不同,需要使用的调度器也不同。例如,多媒体应用更注重及时响应,更适合使用多级反馈队列调度器。
3. 运行任务量:运行任务量大的系统更适合使用时间片轮转和多级反馈队列调度器,而任务量较小的系统使用优先级调度器更为合适。
在操作系统中,调度器的实现是基于特定的算法进行的,常见的调度算法包括:
1. 先来先服务调度算法:即FCFS,先进入队列的进程先被执行。这种算法实现简单,但容易导致饥饿现象。
2. 时间片轮转调度算法:即RR,设定时间片,每个进程仅能占用一个时间片进行执行。当时间片用尽时,将进程放到队列末尾,等待下一轮调度。这种算法广泛使用,但处理高优先级进程能力不足。
3. 优先级调度算法:按照任务的优先级顺序进行,可有效防止低优先级任务长时间未被执行的情况。但如果优先级设置不当,可能会导致优先级反转问题。
4. 多级反馈队列调度算法:根据任务的优先级将任务划分到不同的队列中,按照优先级循环调度。这种算法可以提高时间片的利用率,但是需要处理很多细节问题,实现较为复杂。