批處理作業(yè)調(diào)度算法

21/23批處理作業(yè)調(diào)度算法第一部分批處理作業(yè)調(diào)度算法簡(jiǎn)介 2第二部分批處理作業(yè)調(diào)度算法分類(lèi) 4第三部分先來(lái)先服務(wù)算法 6第四部分最短作業(yè)優(yōu)先算法 8第五部分最小完工時(shí)間算法 11第六部分轉(zhuǎn)移時(shí)間最低算法 15第七部分優(yōu)先級(jí)算法 17第八部分動(dòng)態(tài)優(yōu)先級(jí)算法 21

第一部分批處理作業(yè)調(diào)度算法簡(jiǎn)介關(guān)鍵詞關(guān)鍵要點(diǎn)【批處理作業(yè)調(diào)度算法概述】：

1.批處理作業(yè)調(diào)度算法是指將作業(yè)按照一定的策略分配給計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的處理器，以提高系統(tǒng)資源利用率和作業(yè)吞吐量，減少作業(yè)平均周轉(zhuǎn)時(shí)間和作業(yè)平均等待時(shí)間。

2.批處理作業(yè)調(diào)度算法可以分為靜態(tài)算法和動(dòng)態(tài)算法。靜態(tài)算法在作業(yè)提交時(shí)就確定作業(yè)的執(zhí)行順序，而動(dòng)態(tài)算法則在作業(yè)執(zhí)行過(guò)程中根據(jù)系統(tǒng)狀態(tài)調(diào)整作業(yè)的執(zhí)行順序。

3.常用的批處理作業(yè)調(diào)度算法包括先來(lái)先服務(wù)(FCFS)、短作業(yè)優(yōu)先(SJF)、優(yōu)先級(jí)調(diào)度(PR)、輪轉(zhuǎn)調(diào)度(RR)和多級(jí)反饋隊(duì)列調(diào)度(MLFQ)等。

【批處理作業(yè)調(diào)度算法分類(lèi)】：

#批處理作業(yè)調(diào)度算法簡(jiǎn)介

批處理作業(yè)調(diào)度是一類(lèi)經(jīng)典的調(diào)度問(wèn)題，在計(jì)算機(jī)科學(xué)、操作系統(tǒng)、云計(jì)算等領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用。批處理作業(yè)調(diào)度算法是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中負(fù)責(zé)管理和安排批處理作業(yè)的順序和資源分配的算法。

批處理作業(yè)調(diào)度算法的主要目標(biāo)是提高系統(tǒng)吞吐量、減少系統(tǒng)平均周轉(zhuǎn)時(shí)間、提高資源利用率和公平性。常見(jiàn)的批處理作業(yè)調(diào)度算法包括先到先服務(wù)（FCFS）、最短作業(yè)優(yōu)先（SJF）、最短剩余時(shí)間優(yōu)先（SRTF）、優(yōu)先級(jí)調(diào)度、時(shí)間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度、多級(jí)反饋隊(duì)列調(diào)度等。

先到先服務(wù)（FCFS）算法

先到先服務(wù)（FCFS）算法是一種最簡(jiǎn)單的批處理作業(yè)調(diào)度算法，也是最公平的算法之一。該算法按照作業(yè)到達(dá)系統(tǒng)的時(shí)間順序來(lái)調(diào)度作業(yè)，先到達(dá)的作業(yè)先執(zhí)行。FCFS算法的優(yōu)點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，開(kāi)銷(xiāo)小，容易管理，其缺點(diǎn)是缺乏靈活性，長(zhǎng)作業(yè)可能導(dǎo)致短作業(yè)等待時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，降低系統(tǒng)的整體性能。

最短作業(yè)優(yōu)先（SJF）算法

最短作業(yè)優(yōu)先（SJF）算法是一種貪心算法，該算法優(yōu)先調(diào)度預(yù)計(jì)執(zhí)行時(shí)間最短的作業(yè)。SJF算法的優(yōu)點(diǎn)是平均周轉(zhuǎn)時(shí)間短，系統(tǒng)吞吐量高，其缺點(diǎn)是難以準(zhǔn)確估計(jì)作業(yè)的執(zhí)行時(shí)間，且長(zhǎng)作業(yè)可能一直等待，導(dǎo)致饑餓問(wèn)題。

最短剩余時(shí)間優(yōu)先（SRTF）算法

最短剩余時(shí)間優(yōu)先（SRTF）算法是SJF算法的改進(jìn)版本，該算法優(yōu)先調(diào)度剩余執(zhí)行時(shí)間最短的作業(yè)。SRTF算法的優(yōu)點(diǎn)是平均周轉(zhuǎn)時(shí)間比SJF算法更短，系統(tǒng)吞吐量更高，其缺點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)復(fù)雜，開(kāi)銷(xiāo)較大，且長(zhǎng)作業(yè)可能一直等待，導(dǎo)致饑餓問(wèn)題。

優(yōu)先級(jí)調(diào)度算法

優(yōu)先級(jí)調(diào)度算法根據(jù)作業(yè)的優(yōu)先級(jí)來(lái)調(diào)度作業(yè)，優(yōu)先級(jí)高的作業(yè)優(yōu)先執(zhí)行。優(yōu)先級(jí)調(diào)度算法的優(yōu)點(diǎn)是靈活性高，可以根據(jù)作業(yè)的具體情況來(lái)分配優(yōu)先級(jí)，其缺點(diǎn)是可能導(dǎo)致饑餓問(wèn)題，低優(yōu)先級(jí)的作業(yè)可能一直等待，無(wú)法執(zhí)行。

時(shí)間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度算法

時(shí)間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度算法是一種公平的調(diào)度算法，該算法將每個(gè)作業(yè)分成多個(gè)時(shí)間片，每個(gè)作業(yè)每次只能執(zhí)行一個(gè)時(shí)間片，當(dāng)一個(gè)時(shí)間片執(zhí)行完畢后，該作業(yè)會(huì)被掛起，由下一個(gè)作業(yè)執(zhí)行。時(shí)間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度算法的優(yōu)點(diǎn)是公平性好，每個(gè)作業(yè)都能在一定的時(shí)間內(nèi)得到執(zhí)行，其缺點(diǎn)是上下文切換開(kāi)銷(xiāo)大，系統(tǒng)吞吐量較低。

多級(jí)反饋隊(duì)列調(diào)度算法

多級(jí)反饋隊(duì)列調(diào)度算法是一種綜合性的調(diào)度算法，該算法將作業(yè)分為多個(gè)隊(duì)列，每個(gè)隊(duì)列有自己的調(diào)度算法。多級(jí)反饋隊(duì)列調(diào)度算法的優(yōu)點(diǎn)是靈活性高，可以根據(jù)作業(yè)的具體情況來(lái)分配隊(duì)列和調(diào)度算法，其缺點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)復(fù)雜，開(kāi)銷(xiāo)較大。第二部分批處理作業(yè)調(diào)度算法分類(lèi)關(guān)鍵詞關(guān)鍵要點(diǎn)【作業(yè)的特征】：

1.作業(yè)的提交形式：作業(yè)可以被逐一提交，也可以以批次形式提交。

2.作業(yè)的執(zhí)行方式：作業(yè)可以被順序執(zhí)行，也可以被并發(fā)執(zhí)行。

3.作業(yè)的優(yōu)先級(jí)：作業(yè)可以被賦予不同的優(yōu)先級(jí)，使得高優(yōu)先級(jí)的作業(yè)先于低優(yōu)先級(jí)的作業(yè)執(zhí)行。

4.作業(yè)的資源需求：作業(yè)在執(zhí)行時(shí)可能需要特定的資源，如內(nèi)存、CPU時(shí)間和外圍設(shè)備。

【作業(yè)調(diào)度算法的分類(lèi)】：

批處理作業(yè)調(diào)度算法分類(lèi)

批處理作業(yè)調(diào)度算法可以根據(jù)多種標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分類(lèi)，常見(jiàn)的分類(lèi)方法包括：

1.作業(yè)到達(dá)時(shí)間

*先來(lái)先服務(wù)(FCFS)：作業(yè)按照到達(dá)時(shí)間的順序執(zhí)行。

*短作業(yè)優(yōu)先(SJF)：具有較短執(zhí)行時(shí)間的作業(yè)優(yōu)先執(zhí)行。

*最早截止日期優(yōu)先(EDD)：具有最早截止日期的作業(yè)優(yōu)先執(zhí)行。

*最小松弛時(shí)間優(yōu)先(SRPT)：具有最小松弛時(shí)間的作業(yè)優(yōu)先執(zhí)行。

2.作業(yè)服務(wù)時(shí)間

*最短處理時(shí)間優(yōu)先(SPT)：具有最短服務(wù)時(shí)間的作業(yè)優(yōu)先執(zhí)行。

*最長(zhǎng)處理時(shí)間優(yōu)先(LPT)：具有最長(zhǎng)服務(wù)時(shí)間的作業(yè)優(yōu)先執(zhí)行。

*均衡共享原則：嘗試保持所有作業(yè)的等待時(shí)間盡可能相等。

3.作業(yè)優(yōu)先級(jí)

*固定優(yōu)先級(jí)調(diào)度：每個(gè)作業(yè)都具有一個(gè)預(yù)定義的優(yōu)先級(jí)，優(yōu)先級(jí)較高的作業(yè)優(yōu)先執(zhí)行。

*動(dòng)態(tài)優(yōu)先級(jí)調(diào)度：作業(yè)的優(yōu)先級(jí)可以根據(jù)其執(zhí)行狀態(tài)和資源需求進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整。

4.作業(yè)依賴(lài)關(guān)系

*串行調(diào)度：作業(yè)必須按照嚴(yán)格的順序執(zhí)行。

*并行調(diào)度：作業(yè)可以同時(shí)執(zhí)行，但可能會(huì)存在資源競(jìng)爭(zhēng)。

*混合調(diào)度：結(jié)合串行調(diào)度和并行調(diào)度，允許某些作業(yè)并行執(zhí)行，而其他作業(yè)則串行執(zhí)行。

5.調(diào)度算法策略

*貪心算法：在每個(gè)決策點(diǎn)上做出看似最佳的局部選擇，而無(wú)需考慮全局影響。

*動(dòng)態(tài)規(guī)劃算法：將問(wèn)題分解成較小的子問(wèn)題，并逐步求解這些子問(wèn)題，最終得到整個(gè)問(wèn)題的最優(yōu)解。

*整數(shù)規(guī)劃算法：將調(diào)度問(wèn)題轉(zhuǎn)化為整數(shù)規(guī)劃問(wèn)題，并使用整數(shù)規(guī)劃求解器求解。

*模擬算法：通過(guò)模擬作業(yè)運(yùn)行情況來(lái)評(píng)估調(diào)度算法的性能，并根據(jù)模擬結(jié)果調(diào)整調(diào)度算法。

6.調(diào)度算法的目標(biāo)

*最小化平均等待時(shí)間：減少作業(yè)在隊(duì)列中等待執(zhí)行的時(shí)間。

*最小化平均周轉(zhuǎn)時(shí)間：減少作業(yè)從提交到完成的總時(shí)間。

*最小化平均響應(yīng)時(shí)間：減少作業(yè)從提交到開(kāi)始執(zhí)行的時(shí)間。

*最大化吞吐量：在單位時(shí)間內(nèi)完成的作業(yè)數(shù)量。

*均衡資源利用率：避免資源閑置或過(guò)載，提高資源利用率。第三部分先來(lái)先服務(wù)算法關(guān)鍵詞關(guān)鍵要點(diǎn)【先來(lái)先服務(wù)算法】

1.先來(lái)先服務(wù)算法也稱(chēng)為FCFS算法，是批處理系統(tǒng)中最簡(jiǎn)單、最早的一種作業(yè)調(diào)度算法。

2.FCFS算法按照作業(yè)進(jìn)入系統(tǒng)的時(shí)間順序?qū)ψ鳂I(yè)進(jìn)行調(diào)度，即先進(jìn)入系統(tǒng)的作業(yè)優(yōu)先獲得處理。

3.FCFS算法的優(yōu)點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，對(duì)作業(yè)的類(lèi)型和優(yōu)先級(jí)沒(méi)有特殊要求，能夠避免作業(yè)饑餓現(xiàn)象。

4.FCFS算法的缺點(diǎn)是不能充分利用系統(tǒng)的資源，系統(tǒng)吞吐量較低，不能滿(mǎn)足實(shí)時(shí)作業(yè)的調(diào)度需求。

【平均等待時(shí)間】

先來(lái)先服務(wù)算法

先來(lái)先服務(wù)（FCFS）算法是一種非搶占式批處理作業(yè)調(diào)度算法，其中作業(yè)按照它們到達(dá)就緒隊(duì)列的順序來(lái)執(zhí)行。換句話(huà)說(shuō)，最早到達(dá)的作業(yè)首先執(zhí)行。如果兩個(gè)或多個(gè)作業(yè)同時(shí)到達(dá)，則按某種任意的順序來(lái)調(diào)度它們。

算法

1.當(dāng)一個(gè)作業(yè)到達(dá)就緒隊(duì)列時(shí)，它被添加到隊(duì)列的末尾。

2.調(diào)度程序從就緒隊(duì)列中選擇第一個(gè)作業(yè)，并將其分配給一個(gè)處理器來(lái)執(zhí)行。

3.作業(yè)一直執(zhí)行，直到它完成或被另一個(gè)作業(yè)搶占。

4.當(dāng)作業(yè)完成或被搶占時(shí)，它從就緒隊(duì)列中刪除，調(diào)度程序從就緒隊(duì)列中選擇下一個(gè)作業(yè)，并將其分配給一個(gè)處理器來(lái)執(zhí)行。

優(yōu)點(diǎn)

*簡(jiǎn)便易行，易于實(shí)現(xiàn)和管理。

*公平性，每個(gè)作業(yè)都有相同的機(jī)會(huì)獲得執(zhí)行。

*可預(yù)測(cè)性，作業(yè)的執(zhí)行順序是可預(yù)測(cè)的。

缺點(diǎn)

*低效率，作業(yè)可能需要等待很長(zhǎng)時(shí)間才能執(zhí)行，如果短作業(yè)后面跟著一個(gè)長(zhǎng)作業(yè)，則短作業(yè)可能會(huì)被長(zhǎng)時(shí)間阻塞。

*不適合實(shí)時(shí)的應(yīng)用程序，因?yàn)閷?shí)時(shí)應(yīng)用程序需要保證作業(yè)能夠在指定的時(shí)間內(nèi)完成。

適用場(chǎng)景

先來(lái)先服務(wù)算法適用于那些作業(yè)長(zhǎng)度相似、對(duì)執(zhí)行時(shí)間不敏感的批處理作業(yè)。例如，用于科學(xué)計(jì)算或數(shù)據(jù)處理的作業(yè)。

變種

先來(lái)先服務(wù)算法有許多變種，包括：

*加權(quán)先來(lái)先服務(wù)（WFQ）算法：給每個(gè)作業(yè)一個(gè)權(quán)重，權(quán)重較大的作業(yè)優(yōu)先執(zhí)行。

*最短作業(yè)優(yōu)先（SJF）算法：從就緒隊(duì)列中選擇最短的作業(yè)來(lái)執(zhí)行。

*最短剩余時(shí)間優(yōu)先（SRTF）算法：從就緒隊(duì)列中選擇剩余時(shí)間最短的作業(yè)來(lái)執(zhí)行。

這些變種可以提高先來(lái)先服務(wù)算法的性能，但它們也增加了算法的復(fù)雜性。第四部分最短作業(yè)優(yōu)先算法關(guān)鍵詞關(guān)鍵要點(diǎn)【最短作業(yè)優(yōu)先算法的特點(diǎn)】：

1.等待時(shí)間通常要大于先來(lái)先服務(wù)算法。

2.平均周轉(zhuǎn)時(shí)間可能小于或大于先進(jìn)先出算法，但它總是小于或等于先進(jìn)先出的平均等待時(shí)間。

3.與先進(jìn)先出算法和最短剩余時(shí)間算法不同，最短作業(yè)優(yōu)先算法不考慮到達(dá)時(shí)間的因素。

【最短作業(yè)優(yōu)先算法的優(yōu)點(diǎn)】：

最短作業(yè)優(yōu)先算法（SJF）

最短作業(yè)優(yōu)先算法（ShortestJobFirst，SJF）是一種非搶占式作業(yè)調(diào)度算法，它將最短運(yùn)行時(shí)間的作業(yè)優(yōu)先執(zhí)行。SJF算法的基本思想是：每次從就緒隊(duì)列中選擇一個(gè)估計(jì)運(yùn)行時(shí)間最短的作業(yè)執(zhí)行，直到該作業(yè)完成或發(fā)生中斷。

特點(diǎn)：

1.最短作業(yè)優(yōu)先算法是一種非搶占式算法，即一旦某個(gè)作業(yè)開(kāi)始執(zhí)行，則它會(huì)一直執(zhí)行到完成或發(fā)生中斷，即使有其他作業(yè)的運(yùn)行時(shí)間更短也不會(huì)被搶占。

2.最短作業(yè)優(yōu)先算法需要知道每個(gè)作業(yè)的運(yùn)行時(shí)間，但這些信息在實(shí)踐中往往很難準(zhǔn)確獲得。因此，SJF算法通常會(huì)使用某種啟發(fā)式方法來(lái)估計(jì)作業(yè)的運(yùn)行時(shí)間。

3.最短作業(yè)優(yōu)先算法具有較好的平均等待時(shí)間，但它可能會(huì)導(dǎo)致某些作業(yè)的等待時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，特別是對(duì)于那些運(yùn)行時(shí)間較長(zhǎng)的作業(yè)。

4.與輪轉(zhuǎn)調(diào)度算法相比,最短作業(yè)優(yōu)先算法優(yōu)先選擇運(yùn)行時(shí)間最短的作業(yè),不會(huì)出現(xiàn)執(zhí)行較長(zhǎng)作業(yè)占用CPU過(guò)久的情況,較短的作業(yè)能夠連續(xù)執(zhí)行完畢,平均等待時(shí)間更小。

應(yīng)用場(chǎng)景：

1.交互式系統(tǒng)：在交互式系統(tǒng)中，用戶(hù)的請(qǐng)求通常都是短作業(yè)，因此SJF算法可以有效地減少用戶(hù)的等待時(shí)間。

2.批處理系統(tǒng)：在批處理系統(tǒng)中，作業(yè)的運(yùn)行時(shí)間通常較長(zhǎng)，但作業(yè)之間通常沒(méi)有依賴(lài)關(guān)系，因此SJF算法也可以有效地減少作業(yè)的平均等待時(shí)間。

3.實(shí)時(shí)系統(tǒng)：在實(shí)時(shí)系統(tǒng)中，任務(wù)的執(zhí)行時(shí)間通常都有嚴(yán)格的時(shí)限要求，因此SJF算法可以有效地保證任務(wù)按時(shí)完成。

優(yōu)缺點(diǎn)：

優(yōu)點(diǎn)：

1.平均等待時(shí)間短：SJF算法可以有效地減少作業(yè)的平均等待時(shí)間，特別是在作業(yè)運(yùn)行時(shí)間差異較大的情況下。

2.實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單：SJF算法的實(shí)現(xiàn)相對(duì)簡(jiǎn)單，易于理解和實(shí)現(xiàn)。

缺點(diǎn)：

1.可能導(dǎo)致某些作業(yè)的等待時(shí)間過(guò)長(zhǎng)：SJF算法可能會(huì)導(dǎo)致某些作業(yè)的等待時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，特別是對(duì)于那些運(yùn)行時(shí)間較長(zhǎng)的作業(yè)。

2.需要知道每個(gè)作業(yè)的運(yùn)行時(shí)間：SJF算法需要知道每個(gè)作業(yè)的運(yùn)行時(shí)間，但這些信息在實(shí)踐中往往很難準(zhǔn)確獲得。

3.不適合處理突發(fā)作業(yè)：SJF算法不適合處理突發(fā)作業(yè)，因?yàn)橥话l(fā)作業(yè)的運(yùn)行時(shí)間通常很難預(yù)測(cè)。

4.平均周轉(zhuǎn)時(shí)間較差：顧名思義，最短作業(yè)優(yōu)先算法偏向于選擇運(yùn)行時(shí)間短的作業(yè)，這導(dǎo)致了作業(yè)等待時(shí)間較短，同時(shí)，在等待時(shí)間短的情況下，周轉(zhuǎn)時(shí)間也較短。但對(duì)于運(yùn)行時(shí)間較長(zhǎng)的作業(yè)，由于等待時(shí)間較長(zhǎng)導(dǎo)致周轉(zhuǎn)時(shí)間也較長(zhǎng)。因此，整體來(lái)看，最短作業(yè)優(yōu)先算法的平均周轉(zhuǎn)時(shí)間較差。

5.對(duì)長(zhǎng)作業(yè)不公平：與平均周轉(zhuǎn)時(shí)間較差的原因類(lèi)似，由于長(zhǎng)作業(yè)等待時(shí)間往往很長(zhǎng)，導(dǎo)致其周轉(zhuǎn)時(shí)間也往往很長(zhǎng)。即便是長(zhǎng)作業(yè)在短作業(yè)執(zhí)行后執(zhí)行，平均等待時(shí)間降低，但周轉(zhuǎn)時(shí)間依然會(huì)因?yàn)榍懊娴亩套鳂I(yè)而增加。因此，從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，最短作業(yè)優(yōu)先算法對(duì)長(zhǎng)作業(yè)是不公平的。

改進(jìn)算法：

1.帶老化時(shí)間的最短作業(yè)優(yōu)先算法：帶老化時(shí)間的最短作業(yè)優(yōu)先算法（SJFwithAging）是一種改進(jìn)的SJF算法，它為每個(gè)作業(yè)設(shè)置一個(gè)老化時(shí)間。隨著作業(yè)在就緒隊(duì)列中等待的時(shí)間越長(zhǎng)，其老化時(shí)間就會(huì)增加。當(dāng)一個(gè)作業(yè)的老化時(shí)間達(dá)到某個(gè)閾值時(shí)，它將被提升至就緒隊(duì)列的首位。這種算法可以防止作業(yè)在就緒隊(duì)列中等待時(shí)間過(guò)長(zhǎng)。

2.最短剩余時(shí)間優(yōu)先算法：最短剩余時(shí)間優(yōu)先算法（ShortestRemainingTimeFirst，SRTF）是一種改進(jìn)的SJF算法，它使用作業(yè)的剩余運(yùn)行時(shí)間而不是總運(yùn)行時(shí)間來(lái)決定作業(yè)的優(yōu)先級(jí)。SRTF算法可以保證每個(gè)作業(yè)在就緒隊(duì)列中等待的時(shí)間都盡可能短。

3.多級(jí)反饋隊(duì)列算法：多級(jí)反饋隊(duì)列算法（MultilevelFeedbackQueue，MLFQ）是一種改進(jìn)的SJF算法，它將就緒隊(duì)列劃分為多個(gè)優(yōu)先級(jí)級(jí)別。當(dāng)一個(gè)作業(yè)在某個(gè)優(yōu)先級(jí)級(jí)別等待時(shí)間過(guò)長(zhǎng)時(shí)，它將被降至較低優(yōu)先級(jí)級(jí)別。這種算法可以有效地減少作業(yè)的平均等待時(shí)間，同時(shí)也可以保證某些作業(yè)的優(yōu)先級(jí)。第五部分最小完工時(shí)間算法關(guān)鍵詞關(guān)鍵要點(diǎn)最小完工時(shí)間算法概述

1.最小完工時(shí)間算法（ShortestJobFirst，簡(jiǎn)稱(chēng)SJF）是一種批處理作業(yè)調(diào)度算法，其目的是通過(guò)優(yōu)先調(diào)度估計(jì)運(yùn)行時(shí)間最短的作業(yè)，以減少平均周轉(zhuǎn)時(shí)間和平均等待時(shí)間。

2.SJF算法簡(jiǎn)單易于實(shí)現(xiàn)，在作業(yè)長(zhǎng)度已知的情況下，具有最優(yōu)性，即能夠?yàn)榻o定的作業(yè)集產(chǎn)生最小的平均周轉(zhuǎn)時(shí)間。

3.SJF算法對(duì)于短作業(yè)非常有利，因?yàn)樗梢钥焖俚赝瓿啥套鳂I(yè)，減少短作業(yè)的等待時(shí)間。

最小完工時(shí)間算法的分類(lèi)

1.非搶占式SJF算法：非搶占式SJF算法一旦作業(yè)開(kāi)始執(zhí)行，就不能被其他作業(yè)中斷，直到作業(yè)完成。這種算法簡(jiǎn)單易于實(shí)現(xiàn)，但會(huì)導(dǎo)致長(zhǎng)作業(yè)的饑餓問(wèn)題。

2.搶占式SJF算法：搶占式SJF算法允許在作業(yè)執(zhí)行過(guò)程中將其中斷，以便調(diào)度更短的作業(yè)。這種算法能夠避免長(zhǎng)作業(yè)的饑餓問(wèn)題，但增加了算法的復(fù)雜度。

3.帶反饋的SJF算法：帶反饋的SJF算法將作業(yè)根據(jù)其歷史運(yùn)行時(shí)間分為不同的優(yōu)先級(jí)等級(jí)。優(yōu)先級(jí)等級(jí)較高的作業(yè)具有更高的優(yōu)先級(jí)，優(yōu)先調(diào)度執(zhí)行。這種算法可以減少長(zhǎng)作業(yè)的等待時(shí)間，同時(shí)保持短作業(yè)的快速響應(yīng)。

最小完工時(shí)間算法的應(yīng)用

1.SJF算法廣泛應(yīng)用于各種操作系統(tǒng)和作業(yè)調(diào)度系統(tǒng)中，例如Linux、Windows和UNIX等。

2.SJF算法特別適用于處理具有不同優(yōu)先級(jí)和不同運(yùn)行時(shí)間的作業(yè)，例如在云計(jì)算環(huán)境中調(diào)度虛擬機(jī)、在制造業(yè)中調(diào)度生產(chǎn)任務(wù)等。

3.SJF算法還用于解決各種優(yōu)化問(wèn)題，例如旅行商問(wèn)題、背包問(wèn)題等。

最小完工時(shí)間算法的局限性

1.SJF算法對(duì)作業(yè)長(zhǎng)度的估計(jì)非常敏感。如果作業(yè)長(zhǎng)度估計(jì)不準(zhǔn)確，會(huì)導(dǎo)致算法性能下降。

2.SJF算法不考慮作業(yè)的優(yōu)先級(jí)，因此可能導(dǎo)致高優(yōu)先級(jí)作業(yè)等待時(shí)間過(guò)長(zhǎng)。

3.SJF算法不適合處理具有依賴(lài)關(guān)系的作業(yè)，因?yàn)橐蕾?lài)關(guān)系可能會(huì)導(dǎo)致作業(yè)無(wú)法及時(shí)完成。

最小完工時(shí)間算法的改進(jìn)

1.改進(jìn)的SJF算法：改進(jìn)的SJF算法通過(guò)考慮作業(yè)的優(yōu)先級(jí)和依賴(lài)關(guān)系來(lái)提高算法的性能。例如，優(yōu)先級(jí)SJF算法將作業(yè)的優(yōu)先級(jí)作為調(diào)度決策的依據(jù)，而依賴(lài)關(guān)系SJF算法將作業(yè)的依賴(lài)關(guān)系考慮在內(nèi)。

2.基于機(jī)器學(xué)習(xí)的SJF算法：基于機(jī)器學(xué)習(xí)的SJF算法通過(guò)利用機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)來(lái)預(yù)測(cè)作業(yè)的運(yùn)行時(shí)間，從而提高算法的準(zhǔn)確性。

3.分布式SJF算法：分布式SJF算法通過(guò)將作業(yè)分配給不同的計(jì)算節(jié)點(diǎn)來(lái)提高算法的可擴(kuò)展性。

最小完工時(shí)間算法的未來(lái)發(fā)展

1.SJF算法將在云計(jì)算、邊緣計(jì)算和物聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。

2.SJF算法將與機(jī)器學(xué)習(xí)、人工智能等技術(shù)相結(jié)合，以提高算法的性能和擴(kuò)展性。

3.SJF算法將成為解決各種新興優(yōu)化問(wèn)題的重要工具。最小完工時(shí)間算法(SJF)

算法思想：

最小完工時(shí)間算法（ShortestJobFirst，簡(jiǎn)稱(chēng)SJF）是一種批處理作業(yè)調(diào)度算法，它將作業(yè)按照其估計(jì)運(yùn)行時(shí)間從短到長(zhǎng)進(jìn)行排序，并優(yōu)先調(diào)度運(yùn)行時(shí)間最短的作業(yè)。

算法步驟：

1.將所有作業(yè)按估計(jì)運(yùn)行時(shí)間從小到大排序。

2.選擇估計(jì)運(yùn)行時(shí)間最短的作業(yè)，并將其分配給可用的處理器。

3.重復(fù)步驟2，直到所有作業(yè)都分配給處理器。

算法示意圖：

```

作業(yè)估計(jì)運(yùn)行時(shí)間

A10

B20

C30

D40

E50

```

按照SJF算法，作業(yè)的調(diào)度順序?yàn)椋?/p>

```

A->B->C->D->E

```

算法特點(diǎn)：

*SJF算法是一種非搶占式算法，即作業(yè)一旦被調(diào)度到處理器上，就一直運(yùn)行，直到完成。

*SJF算法是一種非優(yōu)先級(jí)算法，即作業(yè)的優(yōu)先級(jí)與作業(yè)的運(yùn)行時(shí)間無(wú)關(guān)。

*SJF算法是一種動(dòng)態(tài)算法，即作業(yè)的調(diào)度順序可以根據(jù)作業(yè)的實(shí)際運(yùn)行時(shí)間進(jìn)行調(diào)整。

算法優(yōu)點(diǎn)：

*SJF算法可以減少平均等待時(shí)間和平均周轉(zhuǎn)時(shí)間，提高系統(tǒng)吞吐量。

*SJF算法簡(jiǎn)單易于實(shí)現(xiàn)。

算法缺點(diǎn)：

*SJF算法需要估計(jì)每個(gè)作業(yè)的運(yùn)行時(shí)間，這在實(shí)踐中往往很難準(zhǔn)確估計(jì)。

*SJF算法可能導(dǎo)致長(zhǎng)作業(yè)饑餓，即長(zhǎng)作業(yè)長(zhǎng)時(shí)間無(wú)法被調(diào)度運(yùn)行。

*SJF算法可能導(dǎo)致系統(tǒng)不穩(wěn)定，即作業(yè)的運(yùn)行順序可能會(huì)頻繁變化，導(dǎo)致系統(tǒng)開(kāi)銷(xiāo)增加。

算法改進(jìn)：

為了克服SJF算法的缺點(diǎn)，可以對(duì)SJF算法進(jìn)行一些改進(jìn)，例如：

*基于優(yōu)先級(jí)的SJF算法：在SJF算法的基礎(chǔ)上，為作業(yè)分配優(yōu)先級(jí)，優(yōu)先調(diào)度優(yōu)先級(jí)高的作業(yè)。

*基于運(yùn)行時(shí)間的SJF算法：在SJF算法的基礎(chǔ)上，根據(jù)作業(yè)的實(shí)際運(yùn)行時(shí)間調(diào)整作業(yè)的調(diào)度順序。

*基于反饋的SJF算法：在SJF算法的基礎(chǔ)上，根據(jù)作業(yè)的運(yùn)行情況對(duì)作業(yè)的估計(jì)運(yùn)行時(shí)間進(jìn)行調(diào)整。

這些改進(jìn)的SJF算法可以減少平均等待時(shí)間和平均周轉(zhuǎn)時(shí)間，提高系統(tǒng)吞吐量，同時(shí)避免長(zhǎng)作業(yè)饑餓和系統(tǒng)不穩(wěn)定的問(wèn)題。第六部分轉(zhuǎn)移時(shí)間最低算法關(guān)鍵詞關(guān)鍵要點(diǎn)【轉(zhuǎn)移時(shí)間最低算法】：

1.轉(zhuǎn)移時(shí)間最低算法（MST）是一種批處理作業(yè)調(diào)度算法，它根據(jù)作業(yè)從一個(gè)設(shè)備轉(zhuǎn)移到另一個(gè)設(shè)備所需的時(shí)間來(lái)調(diào)度作業(yè)。

2.MST算法的目標(biāo)是將作業(yè)調(diào)度到可以在最短時(shí)間內(nèi)完成的設(shè)備上，以減少作業(yè)的等待時(shí)間和周轉(zhuǎn)時(shí)間。

3.MST算法在每個(gè)調(diào)度周期內(nèi)，首先將作業(yè)根據(jù)其所需要的資源進(jìn)行分類(lèi)，然后根據(jù)每個(gè)設(shè)備的可用資源和作業(yè)的轉(zhuǎn)移時(shí)間，將作業(yè)分配到最合適的設(shè)備上。

【比較】：

轉(zhuǎn)移時(shí)間最低算法

轉(zhuǎn)移時(shí)間最低算法（MinimumTransferTimealgorithm，MTT）是一種批處理作業(yè)調(diào)度算法，旨在通過(guò)最小化作業(yè)在不同處理機(jī)之間的轉(zhuǎn)移時(shí)間來(lái)提高批處理作業(yè)的執(zhí)行效率。

MTT算法的基本思路是：對(duì)于每個(gè)作業(yè)，從所有可用的處理機(jī)中選擇一個(gè)轉(zhuǎn)移時(shí)間最小的處理機(jī)來(lái)執(zhí)行該作業(yè)。轉(zhuǎn)移時(shí)間是指作業(yè)從一個(gè)處理機(jī)轉(zhuǎn)移到另一個(gè)處理機(jī)所花費(fèi)的時(shí)間，通常包括作業(yè)從一個(gè)處理機(jī)卸載、傳輸?shù)搅硪粋€(gè)處理機(jī)以及重新加載的時(shí)間。

MTT算法的主要步驟如下：

1.將所有作業(yè)排隊(duì)等待調(diào)度。

2.從等待隊(duì)列中選擇一個(gè)作業(yè)進(jìn)行調(diào)度。

3.從所有可用的處理機(jī)中選擇一個(gè)轉(zhuǎn)移時(shí)間最小的處理機(jī)來(lái)執(zhí)行該作業(yè)。

4.將該作業(yè)轉(zhuǎn)移到選定的處理機(jī)上執(zhí)行。

5.重復(fù)步驟2至4，直到所有作業(yè)都被調(diào)度完成。

MTT算法具有以下優(yōu)點(diǎn)：

*可以有效地減少作業(yè)的轉(zhuǎn)移時(shí)間，從而提高批處理作業(yè)的執(zhí)行效率。

*可以減少處理機(jī)的空閑時(shí)間，提高處理機(jī)的利用率。

*算法簡(jiǎn)單易于實(shí)現(xiàn)，不需要復(fù)雜的計(jì)算。

MTT算法也存在一些缺點(diǎn)：

*在作業(yè)數(shù)量較多時(shí)，MTT算法可能會(huì)產(chǎn)生較大的開(kāi)銷(xiāo)，因?yàn)樾枰獙?duì)所有可用的處理機(jī)進(jìn)行評(píng)估。

*MTT算法沒(méi)有考慮作業(yè)的優(yōu)先級(jí)，可能導(dǎo)致高優(yōu)先級(jí)的作業(yè)被低優(yōu)先級(jí)的作業(yè)搶占。

*MTT算法沒(méi)有考慮處理機(jī)的負(fù)載情況，可能導(dǎo)致某些處理機(jī)過(guò)載，而其他處理機(jī)空閑。

為了克服MTT算法的缺點(diǎn)，研究人員提出了多種改進(jìn)算法，例如：

*加權(quán)轉(zhuǎn)移時(shí)間最低算法（WeightedMinimumTransferTimealgorithm，WMT）：WMT算法在計(jì)算作業(yè)的轉(zhuǎn)移時(shí)間時(shí)，會(huì)考慮作業(yè)的優(yōu)先級(jí)和處理機(jī)的負(fù)載情況。這樣，可以確保高優(yōu)先級(jí)的作業(yè)優(yōu)先執(zhí)行，并且可以避免處理機(jī)過(guò)載。

*動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)移時(shí)間最低算法（DynamicMinimumTransferTimealgorithm，DMT）：DMT算法在運(yùn)行過(guò)程中會(huì)動(dòng)態(tài)地調(diào)整作業(yè)的調(diào)度順序，以適應(yīng)系統(tǒng)負(fù)載的變化。這樣，可以確保系統(tǒng)始終處于一種高效的狀態(tài)。

MTT算法的應(yīng)用

MTT算法已經(jīng)廣泛應(yīng)用于各種批處理作業(yè)調(diào)度系統(tǒng)中，例如：

*IBM的JES2和JES3作業(yè)調(diào)度系統(tǒng)

*Unix的BatchSystem和WorkloadManager作業(yè)調(diào)度系統(tǒng)

*Windows的TaskScheduler作業(yè)調(diào)度系統(tǒng)

MTT算法的應(yīng)用取得了良好的效果，有效地提高了批處理作業(yè)的執(zhí)行效率和處理機(jī)的利用率。

總結(jié)

MTT算法是一種經(jīng)典的批處理作業(yè)調(diào)度算法，旨在通過(guò)最小化作業(yè)在不同處理機(jī)之間的轉(zhuǎn)移時(shí)間來(lái)提高批處理作業(yè)的執(zhí)行效率。MTT算法簡(jiǎn)單易于實(shí)現(xiàn)，在實(shí)踐中得到了廣泛的應(yīng)用。但是，MTT算法也存在一些缺點(diǎn)，例如開(kāi)銷(xiāo)大、不考慮作業(yè)優(yōu)先級(jí)和處理機(jī)負(fù)載情況等。為了克服MTT算法的缺點(diǎn)，研究人員提出了多種改進(jìn)算法，例如WMT算法和DMT算法。這些改進(jìn)算法可以有效地提高M(jìn)TT算法的性能。第七部分優(yōu)先級(jí)算法關(guān)鍵詞關(guān)鍵要點(diǎn)優(yōu)先級(jí)算法概述

1.優(yōu)先級(jí)算法是一種根據(jù)作業(yè)的優(yōu)先級(jí)進(jìn)行調(diào)度任務(wù)的算法。

2.優(yōu)先級(jí)算法有兩個(gè)關(guān)鍵參數(shù)：作業(yè)的優(yōu)先級(jí)和作業(yè)的計(jì)算時(shí)間。

3.作業(yè)的優(yōu)先級(jí)通常由作業(yè)的類(lèi)型或作業(yè)對(duì)系統(tǒng)的重要性來(lái)決定。

4.作業(yè)的計(jì)算時(shí)間通常由作業(yè)的代碼長(zhǎng)度或作業(yè)所需的資源量來(lái)決定。

優(yōu)先級(jí)算法的優(yōu)點(diǎn)

1.優(yōu)先級(jí)算法可以確保高優(yōu)先級(jí)的作業(yè)比低優(yōu)先級(jí)的作業(yè)更早完成。

2.優(yōu)先級(jí)算法可以防止低優(yōu)先級(jí)的作業(yè)阻塞高優(yōu)先級(jí)的作業(yè)。

3.優(yōu)先級(jí)算法可以提高系統(tǒng)的吞吐量和利用率。

4.優(yōu)先級(jí)算法可以減少系統(tǒng)的平均等待時(shí)間和平均周轉(zhuǎn)時(shí)間。

優(yōu)先級(jí)算法的缺點(diǎn)

1.優(yōu)先級(jí)算法可能導(dǎo)致低優(yōu)先級(jí)的作業(yè)長(zhǎng)時(shí)間等待。

2.優(yōu)先級(jí)算法可能導(dǎo)致高優(yōu)先級(jí)的作業(yè)無(wú)法獲得足夠的資源。

3.優(yōu)先級(jí)算法可能導(dǎo)致系統(tǒng)不公平，因?yàn)楦邇?yōu)先級(jí)的作業(yè)總是比低優(yōu)先級(jí)的作業(yè)更早完成。

4.優(yōu)先級(jí)算法可能導(dǎo)致系統(tǒng)不穩(wěn)定，因?yàn)楦邇?yōu)先級(jí)的作業(yè)可能會(huì)占用過(guò)多的資源。

優(yōu)先級(jí)算法的類(lèi)型

1.先來(lái)先服務(wù)(FCFS)算法：根據(jù)作業(yè)到達(dá)系統(tǒng)的時(shí)間來(lái)調(diào)度作業(yè)。

2.短作業(yè)優(yōu)先(SJF)算法：根據(jù)作業(yè)的計(jì)算時(shí)間來(lái)調(diào)度作業(yè)。

3.高優(yōu)先級(jí)作業(yè)優(yōu)先(HPF)算法：根據(jù)作業(yè)的優(yōu)先級(jí)來(lái)調(diào)度作業(yè)。

4.循環(huán)優(yōu)先級(jí)(RR)算法：根據(jù)作業(yè)的優(yōu)先級(jí)和到達(dá)時(shí)間來(lái)調(diào)度作業(yè)。

優(yōu)先級(jí)算法的應(yīng)用

1.優(yōu)先級(jí)算法可用于調(diào)度批處理作業(yè)、交互式作業(yè)和實(shí)時(shí)作業(yè)。

2.優(yōu)先級(jí)算法可用于調(diào)度計(jì)算密集型作業(yè)、I/O密集型作業(yè)和內(nèi)存密集型作業(yè)。

3.優(yōu)先級(jí)算法可用于調(diào)度分布式作業(yè)、并行作業(yè)和虛擬機(jī)作業(yè)。

優(yōu)先級(jí)算法的研究進(jìn)展

1.研究人員正在研究新的優(yōu)先級(jí)算法，以提高系統(tǒng)的吞吐量、利用率和公平性。

2.研究人員正在研究新的優(yōu)先級(jí)算法，以支持各種類(lèi)型的作業(yè)，包括批處理作業(yè)、交互式作業(yè)和實(shí)時(shí)作業(yè)。

3.研究人員正在研究新的優(yōu)先級(jí)算法，以支持各種類(lèi)型的系統(tǒng)，包括分布式系統(tǒng)、并行系統(tǒng)和虛擬化系統(tǒng)。優(yōu)先級(jí)算法

優(yōu)先級(jí)算法是一種批處理作業(yè)調(diào)度算法，它將作業(yè)按其優(yōu)先級(jí)進(jìn)行排序，優(yōu)先級(jí)高的作業(yè)優(yōu)先執(zhí)行。作業(yè)的優(yōu)先級(jí)可以根據(jù)多種因素確定，例如，作業(yè)的類(lèi)型、作業(yè)的截止時(shí)間、作業(yè)對(duì)系統(tǒng)資源的要求等。

優(yōu)先級(jí)算法可以分為兩種：

*非搶占式優(yōu)先級(jí)算法：非搶占式優(yōu)先級(jí)算法一旦將CPU分配給某個(gè)作業(yè)，那么該作業(yè)將一直運(yùn)行，直到它完成或被阻塞。在此期間，即使有優(yōu)先級(jí)更高的作業(yè)到達(dá)，也不會(huì)搶占CPU的執(zhí)行權(quán)。

*搶占式優(yōu)先級(jí)算法：搶占式優(yōu)先級(jí)算法允許優(yōu)先級(jí)更高的作業(yè)搶占CPU的執(zhí)行權(quán)。當(dāng)一個(gè)優(yōu)先級(jí)更高的作業(yè)到達(dá)時(shí)，當(dāng)前正在運(yùn)行的作業(yè)會(huì)被暫停，以便優(yōu)先級(jí)更高的作業(yè)能夠立即執(zhí)行。

常用的優(yōu)先級(jí)算法包括：

*先來(lái)先服務(wù)（FCFS）算法：先來(lái)先服務(wù)算法是一種非搶占式優(yōu)先級(jí)算法，它按照作業(yè)到達(dá)系統(tǒng)的順序來(lái)執(zhí)行作業(yè)。

*短作業(yè)優(yōu)先（SJF）算法：短作業(yè)優(yōu)先算法是一種非搶占式優(yōu)先級(jí)算法，它按照作業(yè)的執(zhí)行時(shí)間來(lái)執(zhí)行作業(yè)。執(zhí)行時(shí)間短的作業(yè)優(yōu)先執(zhí)行。

*高響應(yīng)比優(yōu)先（HRRN）算法：高響應(yīng)比優(yōu)先算法是一種搶占式優(yōu)先級(jí)算法，它按照作業(yè)的響應(yīng)比來(lái)執(zhí)行作業(yè)。響應(yīng)比是指作業(yè)的等待時(shí)間與作業(yè)的執(zhí)行時(shí)間的比值。響應(yīng)比高的作業(yè)優(yōu)先執(zhí)行。

*多級(jí)反饋隊(duì)列算法：多級(jí)反饋隊(duì)列算法是一種搶占式優(yōu)先級(jí)算法，它將作業(yè)分為多個(gè)隊(duì)列，每個(gè)隊(duì)列都有不同的優(yōu)先級(jí)。作業(yè)在隊(duì)列中按照優(yōu)先級(jí)順序執(zhí)行。當(dāng)一個(gè)作業(yè)在某個(gè)隊(duì)列中等待太長(zhǎng)時(shí)間，它將被移動(dòng)到優(yōu)先級(jí)較低的隊(duì)列中。

優(yōu)點(diǎn)

*優(yōu)先級(jí)算法簡(jiǎn)單易于實(shí)現(xiàn)。

*優(yōu)先級(jí)算法可以保證優(yōu)先級(jí)高的作業(yè)能夠優(yōu)先執(zhí)行。

*優(yōu)先級(jí)算法可以提高系統(tǒng)的吞吐量和周轉(zhuǎn)時(shí)間。

缺點(diǎn)

*優(yōu)先級(jí)算法可能導(dǎo)致低優(yōu)先級(jí)作業(yè)的執(zhí)行時(shí)間過(guò)長(zhǎng)。

*優(yōu)先級(jí)算法可能導(dǎo)致饑餓現(xiàn)象，即低優(yōu)先級(jí)作業(yè)永遠(yuǎn)得不到執(zhí)行機(jī)會(huì)。

*優(yōu)先級(jí)算法需要為每個(gè)作業(yè)指定優(yōu)先級(jí)，這可能會(huì)帶來(lái)額外的開(kāi)銷(xiāo)。

適用場(chǎng)景

優(yōu)先級(jí)算法適用于以下場(chǎng)景：

*需要保證某些作業(yè)能夠優(yōu)先執(zhí)行的系統(tǒng)。

*需要提高系統(tǒng)吞吐量和周轉(zhuǎn)時(shí)間的系統(tǒng)。

*需要避免饑餓現(xiàn)象的系統(tǒng)。

總結(jié)

優(yōu)先級(jí)算法是一種常用的批處理作業(yè)調(diào)度算法，它具有簡(jiǎn)單易于實(shí)現(xiàn)、可以保證優(yōu)先級(jí)高的作業(yè)能夠優(yōu)先執(zhí)行、可以提高系統(tǒng)的吞吐量和周轉(zhuǎn)時(shí)間等優(yōu)點(diǎn)。但是，優(yōu)先級(jí)算法也存在導(dǎo)致低優(yōu)先級(jí)作業(yè)的執(zhí)行時(shí)間過(guò)長(zhǎng)、可能導(dǎo)致饑餓現(xiàn)象、需要為每個(gè)作業(yè)指定優(yōu)先級(jí)等缺點(diǎn)。因此，優(yōu)先級(jí)算法適用于需要保證某些作業(yè)能夠優(yōu)先執(zhí)行的系統(tǒng)、需要提高系統(tǒng)吞吐量和周轉(zhuǎn)時(shí)間的系統(tǒng)、需要避免饑餓現(xiàn)象的系統(tǒng)。第八部分動(dòng)態(tài)優(yōu)先級(jí)算法關(guān)鍵