操作系统非抢先优先级调度

非抢先优先级调度是一种处理操作系统多任务相关的负载的方法。与传统的抢先优先级调度不同，非抢先优先级调度不强制中断正在执行的进程，直到它自愿地放弃使用 CPU 或直到一个更高优先级的进程准备好并且需要 CPU 使用。本篇文章将探讨非抢先优先级调度的细节并分析其优点和缺点。

非抢先优先级调度的工作原理

非抢先优先级调度涉及到以下两个关键元素：进程优先级和进程运行时间片。

进程优先级

进程优先级反映了进程对计算资源的相对需求。操作系统为每个进程分配一个优先级，通常是一个数值，在低优先级和高优先级之间。高优先级进程比低优先级进程获得更多的处理器时间，因此更快地完成其任务。

进程运行时间片

进程运行时间片是指操作系统在切换到下一个进程之前，给予正在运行的进程的时间量。操作系统会将可用的 CPU 时间均匀地分配给所有正在运行的进程，以避免某个进程占用过多 CPU 时间而让其他进程饿死。

非抢先优先级调度的运作方式

在非抢先优先级调度的环境下，进程自愿地释放 CPU 使用权。当没有高优先级的进程要求 CPU 使用时，当前运行进程继续运行。当有更高优先级的进程准备好 CPU 使用时，操作系统会放弃当前进程并将 CPU 使用权转移到高优先级的进程。

由于非抢先优先级调度的本质是协作性的，并且没有强制性的中断，因此没有任何进程会被“饿死”，这样可以避免一些不必要的上下文切换。

非抢先优先级调度的优点

1. 低延迟：由于没有强制性的中断，所以非抢先优先级调度可以确保运行中进程的快速响应，并可以保证低延迟的系统响应。
2. 公平性：非抢先优先级调度通常会给予所有进程相同的 CPU 时间，这意味着没有进程会被“饿死”。
3. 减少上下文切换的次数：由于非抢先优先级调度没有强制性的中断，因此没有进程会被强制切换。这可以减少上下文切换次数，从而提高系统性能和响应速度。

非抢先优先级调度的缺点

1. 高延迟：由于非抢先优先级调度没有强制性的中断，进程可能会占用 CPU 使用权很长时间，因此系统延迟也可能会增加。
2. 无法保障实时性：非抢先优先级调度对于实时性响应要求较高的任务存在风险，因为它不能保证任何一个进程在固定的时间内完成任务。

结论

非抢先优先级调度适用于需要高性能和响应速度的系统，如音视频编解码等高负载的场合。它的优势是低延迟、公平性和减少上下文切换的次数。然而，非抢先优先级调度无法保障实时性，所以不适用于对实时性要求较高的任务，如航空航天等行业。