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  • 2020-12-21 22:19:51

    多级队列:该算法将系统中的进程就绪队列从一个拆分为若干个,将不同类型或性质的进程固定分配在不同的就绪队列,不同的就绪队列采用不同的调度算法,一个就绪队列中的进程可以设置不同的优先级,不同的就绪队列本身也可以设置不同的优先级。
    多级队列调度算法由于设置多个就绪队列,因此对每个就绪队列就可以实施不同的调度算法,因此,系统针对不同用户进程的需求,很容易提供多种调度策略。

    多级反馈队列:1)设置多个就绪队列。在系统中设置多个就绪队列,并未每个队列赋予不同的优先级。第一个队列的优先级最高,第二个次之,其余的优先级逐个降低。该算法为不同的队列中的进程所赋予的执行时间片的大小也各不相同,在优先级愈高的队列中,其时间片就愈小。
    2)每个队列都采用FCFS算法。3)按队列优先级调度。

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    千次阅读 多人点赞 2021-04-08 20:28:29
    多级反馈队列调度算法可以如下原理: 1、设有N个队列(Q1,Q2…QN),其中各个队列对于处理机的优先级是不一样的,也就是说位于各个队列的作业(进程)的优先级也是不一样的。一般来说,优先级Priority(Q1) > ...

    多级队列调度算法

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    实验一:银行家算法 https://blog.csdn.net/weixin_46291251/article/details/115384510
    实验二:多级队列调度和多级反馈队列调度算法 https://blog.csdn.net/weixin_46291251/article/details/115530582
    实验三:动态分区式内存管理 https://blog.csdn.net/weixin_46291251/article/details/115772341
    实验四:Linux下多进程通信 https://blog.csdn.net/weixin_46291251/article/details/116274665
    实验五:进程通信的三种方式 https://blog.csdn.net/weixin_46291251/article/details/116301250
    实验六:Linux文件系统实验 https://blog.csdn.net/weixin_46291251/article/details/116423798
    实验七:自制简单U盘引导程序 https://blog.csdn.net/weixin_46291251/article/details/116427629
    实验八:磁盘调度算法 https://blog.csdn.net/weixin_46291251/article/details/116431907
    实验九:请求分页系统中的置换算法 https://blog.csdn.net/weixin_46291251/article/details/116443021
    学习笔记:操作系统复习笔记 https://blog.csdn.net/weixin_46291251/article/details/117086851

    • 多级队列:该算法将系统中的进程就绪队列从一个拆分为若干个,将不同类型或性质的进程固定分配在不同的就绪队列,不同的就绪队列采用不同的调度算法,一个就绪队列中的进程可以设置不同的优先级,不同的就绪队列本身也可以设置不同的优先级。
      多级队列调度算法由于设置多个就绪队列,因此对每个就绪队列就可以实施不同的调度算法,因此,系统针对不同用户进程的需求,很容易提供多种调度策略。

    题目描述:

    • 设RQ分为RQ1和RQ2
    • RQ1采用轮转法,时间片q=7.
    • RQ1>RQ2
    • RQ2采用短进程优先调度算法。
    • 测试数据如下:
    • 其中:RQ1: P1-P5,   RQ2: P6-P10 
      
    进程P1P2P3P4P5P6P7P8P9P10
    运行时间1611141315211810714
    已等待时间6543212345

    程序功能

    • 对于给定的数据使用多级队列调度算法进行分析计算周转时间。其中多级队列分为RQ1和RQ2 ,RQ1采用的是时间片长度为7的时间片轮转算法,RQ2采用的是短进程优先算法。并且RQ1的优先级高于RQ2(即只有在RQ1内所有程序运行结束,RQ2才能开始运行)

    设计思路

    • 时间片轮转:首先对RQ1按照等待时间长短排序,然后从头设置循环,只要队列不空就一直进行下去,每次取队头RQ1的下一个元素(RQ1仅用作标志,不存储数据)判断need是否小于等于时间片大小,小于等于则置为0后踢出队列进入finish队列,大于则将need减去时间片大小,然后将其移动至队尾。
    • 短进程优先:开始前需要对RQ2按照剩余执行时间大小进行排序,与时间片轮转法类似,不同的是这里一旦开始执行就直接执行完毕,然后下一个进程上处理机运行。

    数据结构

    • 本程序每个进程用一个PCB表示,每个PCB内含有name(标识符)、need(当前仍然需要多长时间才能运行结束)、turn(周转时间(等于等待时间+运行时间))、next指针(指向等待队列的下一个进程)。两个队列的头节点分别为RQ1、RQ2还有一个结束队列Finish(运行结束后进程从原队列进入这里)
    typedef struct tag_pcb {
        char name[8];
        int need = 0;//需要运行的时间
        int turn = 0;//周转时间=等待时间+运行时间
        struct tag_pcb* next = NULL;
    }PCB;
    PCB* RQ1=new PCB, * RQ2 = new PCB, * Finish = new PCB;
    

    代码实现:

    #include<iostream>
    #include <fstream>
    using namespace std;
    
    
    typedef struct tag_pcb {
        char name[8];
        int need = 0;//需要运行的时间
        int turn = 0;//周转时间=等待时间+运行时间
        struct tag_pcb* next = NULL;
    }PCB;
    PCB* RQ1=new PCB, * RQ2 = new PCB, * Finish = new PCB;
    const int TimePiece = 7;//时间片长度
    
    void ReadFile(){
    
        ifstream In("RQ1.txt");
        PCB* Current = RQ1;
    
        while (!In.eof()) {
            PCB* Cur = new PCB;
    
            In >> Cur->name >> Cur->need>> Cur->turn;
    
            Current->next = Cur;
            Current = Current->next;
        }
        In.close();
    
        ifstream In1("RQ2.txt");
        PCB* Current1 = RQ2;
    
        while (!In1.eof()) {
            PCB* Cur1 = new PCB;
    
            In1 >> Cur1->name >> Cur1->need >> Cur1->turn;
            Current1->next = Cur1;
            Current1 = Current1->next;
        }
        In1.close();
    }
    
    void Q1_Insert(PCB a) { //时间片轮转算法队列的插入(插入尾部)
    
        PCB* Current = RQ1;
        while (Current->next != NULL)
            Current = Current->next;
        Current->next = new PCB;
    
        *Current->next = a;
        //Current->next = &a;
    
        Current->next->next = NULL;
    
    }
    void Q2_Insert(PCB b) { //短进程优先调度算法队列的插入
    
        
        PCB* Current = RQ2;
        while (Current->next != NULL)
            Current = Current->next;
        Current->next = new PCB;
    
        *Current->next = b;
        Current->next->next = NULL;
        
    }
    void Fin_Insert(PCB c) { //短进程优先调度算法队列的插入
        
        PCB* cc = new PCB;
        *cc = c;
    
        cc->next = Finish->next;
        Finish->next = cc;   
    }
    void Q2_sort(PCB *T) {
    
        PCB* X = new PCB;//用来保存排序后的链表
        PCB* p = new PCB;//用来保存当此最小值的前一位
        PCB* Current = T->next;
        PCB * PreCurrent = T;
        PCB* TailX = X;
        
        while (T->next != NULL) {
            int tem = 999999;
    
            Current = T->next;
            PreCurrent = T;
            while (Current != NULL) {
                if (Current->need < tem) {
                    tem = Current->need;
                    
                    p = PreCurrent;
                    //cout << "处理" << p->name << p->need << "\n";
                }
                Current = Current->next;
                PreCurrent = PreCurrent->next;
            }
         
    
            TailX->next = p->next;
            TailX = TailX->next;
    
            if (p->next->next != NULL)
                p->next = p->next->next;
            else
                p->next = NULL;      
        }
        *T = *X;
    }
    
    int main()
    {
        ReadFile();
    
        int clock = 0; //时钟
        while (RQ1->next != NULL) {//表示RQ1还有元素
            int t = TimePiece;
            PCB* Current = RQ1->next;
            int fin = 0;
    
            if (Current->need <= t)
                t = Current->need, fin = 1;
               
            clock += t;//表示pi运行t
    
            //输出计算过程
            //cout << "\n" << Current->name << "_____" << Current->turn << "__+ ___" << clock << "__= ___" << Current->turn +clock << "\n";
           
            Current->need -= t;
      
            if (fin)
                Current->turn += clock, Fin_Insert(*Current);//运行结束    
            else
                Q1_Insert(*Current);//进入队尾等待运行
    
            if (Current->next == NULL)
                break;
            RQ1->next = Current->next;
        }
    
    
        clock = 0;//时钟要清空一次
        Q2_sort(RQ2);//先排序
    
        cout << "RQ2:__"; 
        for (PCB* Current2 = RQ2->next; Current2 != NULL; Current2 = Current2->next)
            cout << Current2->name << "--";
    
        while (RQ2->next != NULL) {//表示RQ2还有元素(到这一步默认RQ1已经为空)
            PCB* Current3 = RQ2->next;
            int t = Current3->need;
    
            clock += t;//表示pi运行t
            Current3->need -= t;//实质为清空
            Current3->turn += clock;
    
            Fin_Insert(*Current3);
    
            if (Current3->next == NULL)
                break;
            RQ2->next = Current3->next;
        }
    
        int SUM = 0;
        for (PCB* Current2 = Finish->next; Current2 != NULL; Current2 = Current2->next) {
            cout << "\n" << Current2->name <<"\t"<< Current2->turn ;
            SUM += Current2->turn;
        }
    
        cout << "\n总周转时间为:" << SUM << "\n";
    }
    
    
    • 多级队列调度测试结果:
      在这里插入图片描述

    附:

    多级反馈队列调度算法如下原理:

    • 1、设有N个队列(Q1,Q2…QN),其中各个队列对于处理机的优先级是不一样的,也就是说位于各个队列中的作业(进程)的优先级也是不一样的。一般来说,优先级Priority(Q1) > Priority(Q2) > … > Priority(QN)。怎么讲,位于Q1中的任何一个作业(进程)都要比Q2中的任何一个作业(进程)相对于CPU的优先级要高(也就是说,Q1中的作业一定要比Q2中的作业先被处理机调度),依次类推其它的队列。
    • 2、对于优先级最低的队列来说,里面是遵循时间片轮转法。也就是说,位于队列QN中有M个作业,它们的运行时间是通过QN这个队列所设定的时间片来确定的;对于其他队列,遵循的是先来先服务算法,每一进程分配一定的时间片,若时间片运行完时进程未结束,则进入下一优先级队列的末尾。
    • 3、各个队列的时间片是一样的吗?
      不一样,这就是该算法设计的精妙之处。各个队列的时间片是随着优先级的增加而减少的,也就是说,优先级越高的队列中它的时间片就越短。同时,为了便于那些超大作业的完成,最后一个队列QN(优先级最低的队列)的时间片一般很大(不需要考虑这个问题)。

    上述程序在某一进程在一级队列运行一轮后没有运行完毕,若加入二级队列而不是加入原队列的尾部,则可以实现简单的多级反馈队列调度算法
    两种算法的不同之处就在于:当一个RQ1中的进程在时间片结束之后是回到当前的队尾还是到RQ2队列之中。
    在上述程序中也很容易实现:

    		if (fin)
                Current->turn += clock, Fin_Insert(*Current);//运行结束    
            else
                Q1_Insert(*Current);//进入队尾等待运行
    

    修改为:

    		if (fin)
                Fin_Insert(*Current);//运行结束    
            else
                Q2_Insert(*Current);//进入二级队列等待运行
            Current->turn += clock, 
    

    上述两种代码分别实现了上述两种功能,执行时只需选一种在相应位置即可。

    • 多级反馈队列调度测试结果:在这里插入图片描述

    由分析上述数据容易发现:在该测试数据的情况下多级反馈队列调度算法是要优于多级队列调度的

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    今天继续给大家介绍QoS的相关内容,本文主要是对QoS的队列调度机制进行了详解,主要是PQ调度、WRR调度、WFQ调度以及组合调度等方式的实现原理和细节。本文主要对标华为系列路由交换设备,所介绍的所有调度方式,均应该使用qos-profile进行调度

    一、PQ调度

    所谓PQ(Priority Queuing)调度,即按照报文的优先级进行调度。当网络设备的报文流进入PQ队列后,高优先级的队列会率先被调度,而低优先级的队列则会等到高优先级的队列调度完毕后才能开始调度。在低优先级队列调度开始后,如果又有高优先级的报文进入队列,则PQ会立即停止对低优先级报文的调度,转而去调度高优先级的队列。
    PQ队列的优点是,由于对高优先级数据包采取立即调度的方式,因此可以保证高优先级队列内的时延,使得该数据流量时延较低。
    PQ队列的缺点是,如果高优先级队列中存在大量的报文,则低优先级队列的数据流量则往往因为得不到调度而发生饿死的情况。

    二、RR调度

    所谓RR(Round Robin)调度,即轮询调度,报文分别进入不同的队列,每个队列按照轮询的方式,从0到7依次进行报文调度。如果在调度时某个队列中没有报文,则越过该队列进行调度其他的队列。纯粹的RR调度在每次调度中,每个队列仅调度一个报文,不能满足高优先队列QoS的特点,因此,在RR调度的基础上,还存在着WRR调度和DRR调度。
    (一)WRR
    所谓WRR(Weighted Round Robin)调度,即加权轮询调度。WRR是在RR调度的基础上,为每个队列分配一个优先级,队列与队列之间按照优先级分配接口的带宽。WRR在调度时如果出现某个队列没有报文需要调度的情景时,就会把属于该接口的带宽按照比例分配给其他队列。
    在WRR调度中,每个队列会被分配一个权值,当该队列被调度后,每次调度一个报文,队列的权值就减一,权值减到0的队列不参与调度。当所有的队列减到0后,开始新一轮的调度。
    WRR可以实现按照队列的优先级享有不同的带宽服务。
    但是WRR以报文为单位,因此,如果某个队列中的报文都是大报文,则在WRR调度中可能占用的实际带宽会大于队列优先级对应的带宽。此外,WRR不能保证低延时业务的延时特性得到保障。
    (二)DRR
    所谓DRR(Deficit Round Robin),即赤字轮询调度。DRR与WRR类似,但是DRR是以报文的大小问单位进行的调度,因此相对于WRR而言,在统计学意义上可以实现真正的带宽分配。
    在DRR调度中,与WRR类似,也会为每个队列分配一个Deficit,每次队列的Deficit值为正才能够进行调度,为负则不予调度,每次队列调度一个报文,就会将Deficit值减掉该报文的长度。
    DRR的调度方式有些像购物一样,Deficit类似于一个队列的“存款”,每当存款为正时,就可以“购物”(即发送报文),当“存款”(Deficit值)为负后,就不可以“购物”(即发送报文)。队列在每轮调度完成后,会将Deficit值加上指定的数值,以此来维持DRR的不断调度。
    DRR相对于WRR能够在统计学意义上保证带宽的合理分配,但是DRR仍然不能实现对低延时语音业务的延时保障。

    三、WFQ调度

    WFQ(Weighted Fair Queue)调度,即加权公平调度。在华为的设备中,WFQ有两种含义,一种是基于流进行分类,还有一种是基于优先级进行分类。在使用qos-profile进行队列调度的时候,WFQ是基于优先级的调度方式;而在使用MCQ进行调度的时候,WFQ是基于优先流的调度方式。
    若WFQ采用基于优先级的调度方式,则与WRR和DRR类似,将DSCP、802.1p等字段映射为本地优先级,每个本地优先级对应一个队列。在默认情况下,队列中间的权重相同,但是用户可以通过配置修改权重,高优先级和低优先级按照权重比例分配带宽。
    若WFQ采用基于流的调度方式,则对于进入该接口的每一个数据包,接口会根据该数据包的源目IP、源目端口号、协议类型和IP优先级(这6项又被称为6元组)分配到不同的流队列。接口会以对6项参数进行一个组合后的hash运算,只有这六项值全部相同,计算出的hash值才会相同,而计算结果就决定了数据流会放入哪个队列。也因此,WFQ当采用流的调度方式后,接口的队列数量可能有很多,这一点与上面所有的队列调度方式都不同,上面的所有队列调度方式都是一共有8个队列。
    对于WFQ中的队列,系统会根据队列的IP优先级自动的为每个队列分配权重。计算方式是将每个队列的IP优先级加1作为每个队列的权重。(如果不加1,则有些权重为0的业务根本没有办法得到调度)此外,WFQ队列还会使得短报文相对于长报文更快的获得调度。
    WFQ具备一定的公平性,但是他既不能保证带宽,也不能保证低延时业务,因此在qos-profile的配置中,通常将其作为BF(Best Efford)的策略进行配置。

    四、组合调度

    除了上述介绍的调度方式外,华为还支持采用组合调度的方式实现软件队列的调度。从上述介绍中,我们可以看出,每种单一的调度方式都有其优先和缺点。但是对于一个企业来说,其内部的业务和网络流量可能过于复杂,以至于上述的所有调度方式都不能满足企业网络流量的特点。在这种情况下,就可以考虑使用组合调度的方式。
    华为的组合调度方式有PQ+WRR、PQ+DRR、PQ+WFQ等,这些调度方式,都是将一个或者几个队列设置为PQ队列,并且将语音等低延时业务放入其中,保证其延时性。然后将其余的队列按照不同的特性分配不同的带宽,采取不同的调度方式。
    这样的调度方式,可以使得接口软件调度更加灵活,更加符合实际情况。但是,在规划时一定要注意,不要把带宽太大的业务放入PQ队列。
    原创不易,转载请说明出处:https://blog.csdn.net/weixin_40228200/article/details/118827671

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    多级队列调度 (Multilevel queue scheduling) Every algorithm supports a different class of process but in a generalized system, some process wants to be scheduled using a priority algorithm. While some ...

    多级队列调度 (Multilevel queue scheduling)

    Every algorithm supports a different class of process but in a generalized system, some process wants to be scheduled using a priority algorithm. While some process wants to remain in the system (interactive process) while some are background process when execution can be delayed.

    每种算法都支持不同类别的过程,但是在通用系统中,某些过程希望使用优先级算法进行调度。 有些进程希望保留在系统中(交互进程),而有些进程则是后台进程,因此可以延迟执行。

    In general round-robin algorithm with different time quantum is used for such maintenance. The Number of ready queue algorithm between the queue, algorithm inside a queue algo but the queues may change from system to system. There is a various class of scheduling algorithm which is created for situations like in which the processes are easily divided into the different groups. There is a common division between the foreground(interactive) process and background (batch process). There are two types processes have the different response time, the different requirement of resources so these processes need different scheduling algorithms. The foreground processes have priority(externally defined) over background processes.

    通常,使用具有不同时间量的循环算法来进行这种维护。 队列之间的就绪队列算法的数量,队列算法内部的算法,但队列可能因系统而异。 针对各种情况创建了各种类别的调度算法,在这些情况下,流程很容易分为不同的组。 在前台(交互)过程和后台(批处理过程)之间存在共同的划分。 有两种类型的进程具有不同的响应时间,不同的资源需求,因此这些进程需要不同的调度算法。 前台进程(在外部定义)的优先级高于后台进程。

    In the multilevel queue scheduling algorithm partition the ready queue has divided into seven separate queues. Based on some priority of the process; like memory size, process priority, or process type these processes are permanently assigned to one queue. Each queue has its own scheduling algorithm. For example, some queues are used for the foreground process and some for the background process.

    在多级队列调度算法分区中,就绪队列已分为七个单独的队列。 基于流程的某些优先级; 例如内存大小,进程优先级或进程类型,这些进程将永久分配给一个队列。 每个队列都有自己的调度算法。 例如,某些队列用于前台进程,而某些队列用于后台进程。

    The foreground queue can be scheduled by using a round-robin algorithm while the background queue is scheduled by a first come first serve algorithm.

    可以通过使用循环算法来调度前景队列,而通过先到先服务算法来调度背景队列。

    It is said that there will be scheduled between the queues which are easily implemented as a fixed- priority preemptive scheduling. Let us take an example of a multilevel queue scheduling algorithm with five queues:

    据说将在队列之间进行调度,这很容易实现为固定优先级的抢占式调度。 让我们以具有五个队列的多级队列调度算法为例:

    1. System process

      系统流程

    2. Interactive processes

      互动过程

    3. Interactive editing processes

      互动编辑过程

    4. Batch processes

      批处理

    5. Student processes

      学生流程

    Highest priority

    多级反馈调度 (Multilevel feedback scheduling)

    Generally, we see in a multilevel queue scheduling algorithm processes are permanently stored in one queue in the system and do not move between the queue. There is some separate queue for foreground or background processes but the processes do not move from one queue to another queue and these processes do not change their foreground or background nature, these type of arrangement has the advantage of low scheduling but it is inflexible in nature.

    通常,我们看到在多级队列调度算法中,进程永久存储在系统中的一个队列中,并且不在队列之间移动。 对于前台或后台进程有一些单独的队列,但是进程不会从一个队列移动到另一队列,并且这些进程不会更改其前台或后台性质,这些类型的安排的优点是调度少,但本质上不灵活。

    Multilevel feedback queue scheduling it allows a process to move between the queue. This the process are separate with different CPU burst time. If a process uses too much CPU time then it will be moved to the lowest priority queue. This idea leaves I/O bound and interactive processes in the higher priority queue. Similarly, the process which waits too long in a lower priority queue may be moved to a higher priority queue. This form of aging prevents starvation.

    多级反馈队列调度它允许进程在队列之间移动。 此过程是分开的,具有不同的CPU突发时间。 如果一个进程使用过多的CPU时间,那么它将被移到优先级最低的队列。 这个想法将I / O绑定和交互过程留在了更高优先级的队列中。 类似地,在较低优先级队列中等待太长时间的过程可能会移至较高优先级队列。 这种衰老形式可以防止饥饿。

    The multilevel feedback queue scheduler has the following parameters:

    多级反馈队列调度程序具有以下参数:

    • The number of queues in the system.

      系统中的队列数。

    • The scheduling algorithm for each queue in the system.

      系统中每个队列的调度算法。

    • The method used to determine when the process is upgraded to a higher-priority queue.

      用于确定何时将进程升级到更高优先级队列的方法。

    • The method used to determine when to demote a queue to a lower - priority queue.

      用于确定何时将队列降级为优先级较低的队列的方法。

    • The method used to determine which process will enter in queue and when that process needs service.

      用于确定哪个进程将进入队列以及何时需要该进程的服务的方法。

    Multilevel feedback scheduling

    翻译自: https://www.includehelp.com/operating-systems/multilevel-queue-scheduling-in-operating-system.aspx

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多队列调度方法中