2.1.6 处理机调度的概念和层次

知识总览

2.1.6.1 调度的基本概念

实际上，这里要讲的调度和数据库笔记中9.6并发控制的正确性原则中的调度是一个概念。

假设我们现在有这么两个场景：

场景一是用户到银行取钱，普通用户先到先服务，VIP用户可以优先被服务。场景二是上厕所，根据上厕所时长的不一样，每个人私下协商，使用时间短的先进去厕所，使用时间相同的按排队的优先级来使用。

当有一堆任务要处理，但由于资源有限，这些事情没法同时处理。这就需要确定某种规则来决定处理这些任务的顺序，这就是“调度”研究的问题。

在多道程序系统中，进程的数量往往是多于处理机的个数的，这样不可能同时并行地处理各个进程。处理机调度，就是从就绪队列中按照一定的算法选择一个进程并将处理机分配给它运行，以实现进程的并发执行。

2.1.6.2 高级调度

由于内存空间有限，有时无法将用户提交的作业全部放入内存，因此就需要确定某种规划来决定将作业调入内存的顺序。

高级调度（作业调度），即按一定的原则从外存上处于后备队列的作业中挑选一个或多个作业，给他们分配内存等必要资源，并建立相应的进程（建立PCB），以使它们获得竞争处理机的权利。

高级调度是辅存（外存）与内存之间的调度。每个作业只调入一次，调出一次。作业调入时会建立相应的PCB，作业调出时才撤销PCB。高级调度主要是指调入的问题，因为只有调入的时机需要操作系统来确定，但调出的时机必然是作业运行状态结束才调出。

2.1.6.3 中级调度

在后面，我们将会讲到虚拟存储技术，这里先暂时提及一下。

在引入了虚拟存储技术后，可将暂时不能运行的进程调至外存等待。等他重新具备了运行条件且内存又稍有空闲时，再重新调入内存。

这么做的目的是为了提高内存利用率和系统吞吐量。

暂时调到外存等待的进程状态为挂起状态。值得一提的是，PCB并不会一起调到外存，而是会常驻内存，PCB中会记录数据在外存中的存放位置，进程状态等信息，操作系统通过内存中的PCB来保持对各个进程的监控、管理、被挂起的进程PCB会被放到挂起队列中。

中级调度（内存调度），就是要决定将哪个处于挂起状态的进程重新调入内存。

一个进程可能会被多次调出、调入内存，因此中级调度发生的频率要比高级调度要高。

2.1.6.4 进程的挂起态和七状态模型

在2.1.2.1 和 2.1.2.2 中我们学习了进程的五状态模型，而这是408要求掌握的；但是在一些自主命题的学校，它们会考查七状态模型。

暂时调到外存等待的进程状态为挂起状态。挂起态又可以进一步细分为就绪挂起、阻塞挂起两种状态。

实际上说白了就是，内存不够用了，满了，先把一些进程挂起放在外存，其PCB放在内存，一旦内存有多余位置了立马把外存中的进程调进来。

这里要注意的是挂起和阻塞的区别。两种状态都是暂时不能获得CPU的服务，但挂起态是将进程映像调到外存去了，而阻塞态进程映像还在内存中。有的操作系统会把就绪挂起、阻塞挂起分为两个挂起队列，甚至会根据阻塞原因不同再把阻塞挂起进程进一步细分为多个队列。

2.1.6.5 低级调度

低级调度（进程调度），其主要任务是按照某种方法和策略从就绪队列中选取一个进程，将处理机分配给它。

进程调度是操作系统中最基本的一种调度，在一般的操作系统中都必须配置进程调度。

进程调度的频率很高，一般几十毫秒一次。

2.1.6.6 三层调度的联系、对比

2.1.6.7 小结

一般来说，考查的重点并不会是什么高级调度、中级调度、低级调度，而是考它另一个名字：作业调度、内存调度、进程调度。