操作系统虚拟化CPU的思想很简单：行一个进程（线程）一段时间，然后运行另一个进程（线程），如此轮换，通过以这种方式时分共享（time sharing） CPU。
核心就是进程（线程）对CPU控制权的切换，决定该切换到哪个进程（线程）的过程就是进程（线程）调度。
如何设计高效的调度策略？本篇我们从0到1聊聊 调度的基本思想
设计一个调度策略，我们必须考虑系统的两个指标：
- 周转时间：任务完成时间 - 任务到达时间
- 响应时间：任务首次执行时间 - 任务到达时间
接着，我们根据两个指标分别设计可能的方案
考虑周转时间
先进先出方案
先到的任务优先完成。看看如下图
我们考虑周转时间，图7.2的平均周转时间计算为 (100 + 110 + 120) / 3，A先执行，严重拖垮了B，C的周转时间
这也是一种典型的护航效应，耗费资源少的任务在耗费资源多的任务后执行。你可以想象在超市排队时，你买了几包零食只要几十秒完成结账，而你的前面有人装满了3辆购物车，花费十几倍的时间结账。你感觉如何😟
其他方案呢？
最短任务优先方案
假设，A，B，C三个任务同时到达。
最短任务优先代表一个总体调度原则，可以应用于所有系统，只要其中平均客户（或在我们案例中的任务）周转时间很重要。如图7.3就是时间短的B，C先执行，A后执行
此时，平均周转时间的计算 (10 + 20 + 120 ) / 3，相比图7.2大幅提高。但是这种假设并不实际，如果B，C任务在A执行中途加入，如下图
遗憾的是，B，C还得等待A完成。。。好像又绕回去了😫😫
抢占式最短作业优先方案
为了避免图7.4的情况，我们假设能否 在B，C到达时，先停止A任务的执行，让B，C先执行完成。如图7.5
关键问题：如何打断A的执行，让B，C执行？抢占式调度
抢占式调度
之前，我们讨论的都是非抢占式调度，这种模型会将每项任务做完，才考虑新的工作。而抢占式调度倾向暂停一项进程，运行新的进程。几乎所有的现代操作系统都是 抢占式调度的。
结合抢占式调度，一个抢占式最短作业优先的模型出来了。
当系统有B，C任务到达时，根据抢占式调度，系统会抢占A。然后判断哪个任务的剩余完成时间最少，就运行那个任务。图7.5的效果就达到了。这样平均周转时间大幅度提高。
缺点
但是以上的几种方案缩减了周转时间，却增加了响应时间。
例如，如果 3 个工作同时到达，第三个工作必须等待前两个工作全部运行后才能运行。这种方法虽然有很好的周转时间，但对于响应时间和交互性是相当糟糕的。假设你在终端前输入，不得不等待 10s 才能看到系统的回应，只是因为其他一些工作已经在你之前被调度：你肯定不太开心。
考虑响应时间
响应时间 = 任务首次执行时间 - 任务完成时间
时间片轮转
轮转调度算法可以很好的提高响应时间。
其基本思想很简单：结合时钟中断，任务在一个时间片内执行，每进行一次时钟中断，就判断当前任务时间片是否用完，当时间片用完之后，就会切换下一个任务执行。（一个任务时间片的周期必须是时钟中断时间的倍数）
我们看个例子，当A，B，C任务同时到达，抢占式最短作业优先和时间片轮转的效果分别为左右两图
RR的平均响应时间是：（0 + 1 + 2）/3 = 1; SJF 算法平均响应时间是：（0 + 5 + 10）/ 3 = 5。
可以看出，时间片的长度决定平均响应时间。看起来，时间片越短平均响应时间越短。
但是，时间片太短是有问题的，因为进程调度伴随着上下文切换，其开销是蛮耗时间的，就会导致一个时间片都耗在上下文切换，真正执行任务的时间是很短的。降低了整个系统的性能。
所以，设置合理的时间片也是当务之急。
小结
本篇介绍了调度的基本思想，是深入操作系统进程调度的入门课，并基于响应时间和周转时间开发了两类方法:
如果考虑平均周转时间，抢占式最短作业优先能够满足你，通过运行最短的工作，从而优化周转时间。如果你考虑公平性 ，时间片轮转是你的最佳选择，通过交替运行所有工作，优化响应时间。
其实我们还忽略了一些问题，想想最短作业优先，如何确定优先级？也就是操作系统咋知道这个任务到底运行多久？以及操作系统的调度方式如何取舍响应时间和周转时间？
我是爱聊技术的山人，下篇文章为大家揭晓
