最长剩余时间优先(LRTF) CPU 调度程序

最长剩余时间优先(LRTF) 是一种 CPU 调度算法，也被称为最短作业优先(SJF) 的一个变体。LRTF 算法优先运行剩余时间最长的进程。当一个新的进程到达时，LRTF 算法会比较该进程的剩余时间与当前运行的进程的剩余时间，并决定哪个进程应该获得 CPU 时间。

实现 LRTF 算法

实现 LRTF 算法需要考虑以下几个方面：

1. 如何计算进程的剩余时间？
2. 如何选择下一个要运行的进程？
3. 如何更新运行中的进程的剩余时间？
4. 如何处理新到达进程与正在运行进程之间的不同？

以下是一个基本的 LRTF 算法示例：

from queue import PriorityQueue

class Process:
    def __init__(self, pid, burst_time):
        self.pid = pid
        self.burst_time = burst_time
        self.remaining_time = burst_time

    def __lt__(self, other):
        # 以剩余时间为关键字，优先级队列会自动以较小的值先出队
        return self.remaining_time < other.remaining_time

def LRTF(processes):
    # 进程数组按 pid 的升序排列
    processes.sort(key=lambda x: x.pid)
    # 以剩余时间为关键字的优先级队列
    q = PriorityQueue()
    # 结果数组
    res = []
    # 当前时间片
    time_slice = 0
    
    while processes or not q.empty():
        # 将到达时间小于等于当前时间片的进程加入队列中
        while processes and processes[0].burst_time <= time_slice:
            p = processes.pop(0)
            q.put(p)

        # 若队列为空，则当前时间片无进程运行
        if q.empty():
            time_slice = processes[0].burst_time
            continue

        # 获取队首进程，即剩余时间最长的进程
        p = q.get()

        # 记录结果
        res.append(p.pid)

        # 更新进程的剩余时间和当前时间片
        p.remaining_time -= 1
        time_slice += 1

        # 将新到达的进程加入队列中
        while processes and processes[0].burst_time <= time_slice:
            p = processes.pop(0)
            q.put(p)

        # 若当前进程仍有剩余时间，则将其重新加入队列中
        if p.remaining_time > 0:
            q.put(p)

    return res

在上述实现中，我们使用了 Python 自带的优先级队列来维护进程数组，并重载了 Process 类的 < 运算符，使其中的 priority 属性默认为进程的剩余时间。

参考文献

• Operating System - CPU Scheduling Algorithms