操作系统中的护航效应

先决条件： FCFS调度基础（FCFS调度程序|设置1，FCFS调度程序|设置2）

护航效应是与先来先服务 (FCFS) 算法相关的现象，在该算法中，由于很少有慢速进程，整个操作系统会变慢。

FCFS 算法本质上是非抢占式的，即一旦 CPU 时间被分配给一个进程，其他进程只有在当前进程完成后才能获得 CPU 时间。 FCFS 调度的这种特性导致了称为 Convoy Effect 的情况。

假设就绪队列中有一个 CPU 密集型（大突发时间）进程，以及其他几个突发时间相对较少但受输入/输出 (I/O) 限制（需要频繁进行 I/O 操作）的进程。

步骤如下：

• I/O 绑定进程首先分配 CPU 时间。由于它们对 CPU 的占用较少，因此它们很快就会被执行并进入 I/O 队列。
• 现在，CPU 密集型进程被分配了 CPU 时间。由于它的爆发时间很长，所以需要时间来完成。
• 在执行 CPU 密集型进程时，I/O 绑定进程完成其 I/O 操作并移回就绪队列。
• 但是，由于 CPU 密集型进程仍未完成，I/O 绑定进程会等待。这会导致 I/O 设备空闲。
• 当 CPU 密集型进程结束时，它会被发送到 I/O 队列，以便它可以访问 I/O 设备。
• 同时，I/O 绑定进程获得所需的 CPU 时间并移回 I/O 队列。
• 但是，它们需要等待，因为 CPU 密集型进程仍在访问 I/O 设备。结果， CPU 现在处于空闲状态。

因此在 Convoy Effect 中，一个缓慢的进程会降低整个进程集的性能，并导致 CPU 时间和其他设备的浪费。

为了避免 Convoy Effect，可以使用像 Round Robin Scheduling 这样的抢占式调度算法——因为较小的进程不必等待 CPU 时间太长——使它们的执行速度更快并导致更少的资源闲置。

参考 -

• A. Silberschatz、P. Galvin、G. Gagne，“操作系统概念（第 8 版）”，Wiley India Pvt.有限公司