看完这篇操作系统,和面试官扯皮就没问题了 (6)

对于批处理系统而言,由于最短作业优先常常伴随着最短响应时间,一种方式是根据进程过去的行为进行推测,并执行估计运行时间最短的那一个。假设每个终端上每条命令的预估运行时间为 T0,现在假设测量到其下一次运行时间为 T1,可以用两个值的加权来改进估计时间,即aT0+ (1- 1)T1。通过选择 a 的值,可以决定是尽快忘掉老的运行时间,还是在一段长时间内始终记住它们。当 a = 1/2 时,可以得到下面这个序列

看完这篇操作系统,和面试官扯皮就没问题了

可以看到,在三轮过后,T0 在新的估计值中所占比重下降至 1/8。

有时把这种通过当前测量值和先前估计值进行加权平均从而得到下一个估计值的技术称作 老化(aging)。这种方法会使用很多预测值基于当前值的情况。

彩票调度

有一种既可以给出预测结果而又有一种比较简单的实现方式的算法,就是 彩票调度(lottery scheduling)算法。他的基本思想为进程提供各种系统资源的彩票。当做出一个调度决策的时候,就随机抽出一张彩票,拥有彩票的进程将获得资源。比如在 CPU 进行调度时,系统可以每秒持有 50 次抽奖,每个中奖进程会获得额外运行时间的奖励。

可以把彩票理解为 buff,这个 buff 有 15% 的几率能让你产生 速度之靴 的效果。

公平分享调度

如果用户 1 启动了 9 个进程,而用户 2 启动了一个进程,使用轮转或相同优先级调度算法,那么用户 1 将得到 90 % 的 CPU 时间,而用户 2 将之得到 10 % 的 CPU 时间。

为了阻止这种情况的出现,一些系统在调度前会把进程的拥有者考虑在内。在这种模型下,每个用户都会分配一些CPU 时间,而调度程序会选择进程并强制执行。因此如果两个用户每个都会有 50% 的 CPU 时间片保证,那么无论一个用户有多少个进程,都将获得相同的 CPU 份额。

页面置换算法都有哪些 算法 注释
最优算法   不可实现,但可以用作基准  
NRU(最近未使用) 算法   和 LRU 算法很相似  
FIFO(先进先出) 算法   有可能会抛弃重要的页面  
第二次机会算法   比 FIFO 有较大的改善  
时钟算法   实际使用  
LRU(最近最少)算法   比较优秀,但是很难实现  
NFU(最不经常食用)算法   和 LRU 很类似  
老化算法   近似 LRU 的高效算法  
工作集算法   实施起来开销很大  
工作集时钟算法   比较有效的算法  

最优算法在当前页面中置换最后要访问的页面。不幸的是,没有办法来判定哪个页面是最后一个要访问的,因此实际上该算法不能使用。然而,它可以作为衡量其他算法的标准。

NRU 算法根据 R 位和 M 位的状态将页面氛围四类。从编号最小的类别中随机选择一个页面。NRU 算法易于实现,但是性能不是很好。存在更好的算法。

FIFO 会跟踪页面加载进入内存中的顺序,并把页面放入一个链表中。有可能删除存在时间最长但是还在使用的页面,因此这个算法也不是一个很好的选择。

第二次机会算法是对 FIFO 的一个修改,它会在删除页面之前检查这个页面是否仍在使用。如果页面正在使用,就会进行保留。这个改进大大提高了性能。

时钟 算法是第二次机会算法的另外一种实现形式,时钟算法和第二次算法的性能差不多,但是会花费更少的时间来执行算法。

LRU 算法是一个非常优秀的算法,但是没有特殊的硬件(TLB)很难实现。如果没有硬件,就不能使用 LRU 算法。

NFU 算法是一种近似于 LRU 的算法,它的性能不是非常好。

老化 算法是一种更接近 LRU 算法的实现,并且可以更好的实现,因此是一个很好的选择

最后两种算法都使用了工作集算法。工作集算法提供了合理的性能开销,但是它的实现比较复杂。WSClock 是另外一种变体,它不仅能够提供良好的性能,而且可以高效地实现。

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