具有预测突发时间的最短作业优先 CPU 调度

简介

最短作业优先 (Shortest Job First, 简称 SJF) CPU 调度算法是一种基于作业长度的非抢占式调度策略。该算法优先选择估计执行时间最短的作业来执行，以此减少平均等待时间。但是，SJF 算法没有考虑任务的突发性，即长时间等待执行的作业可能会发生突发，导致平均等待时间变长。

具有预测突发时间的最短作业优先 (Shortest Job First with Predicted Burst Time, 简称 SJPB) CPU 调度算法是一种改进的 SJF 算法。SJPB 算法在 SJF 算法的基础上，增加了一项突发预测功能。SJPB 算法通过历史运行数据和作业当前状态，预测作业未来的突发时间，并按预测的突发时间进行调度。

算法实现

以下是 SJPB 算法的实现代码：

def sjpb(schedule_list, history_dict):
    # 预测突发时间
    for job in schedule_list:
        # 获取历史运行时间
        history_time = history_dict.get(job["task_id"])
        if history_time is None:
            # 如果没有历史记录，预测时间为作业长度
            job["predict_time"] = job["burst_time"]
        else:
            # 使用指数平均计算预测时间
            alpha = 0.5
            job["predict_time"] = alpha * job["burst_time"] + (1 - alpha) * history_time

    # 按预测突发时间排序
    schedule_list.sort(key=lambda x: x["predict_time"])

    # 执行作业
    for job in schedule_list:
        job_id = job["task_id"]
        burst_time = job["burst_time"]

        # 执行作业，并记录历史运行时间
        history_dict[job_id] = burst_time

其中，schedule_list 是作业列表，每个作业是一个字典，包含作业 ID (task_id) 和作业长度 (burst_time)；history_dict 是历史运行时间字典，键为作业 ID，值为历史运行时间。

注意事项

SJPB 算法需要记录历史运行时间，并使用指数平均计算预测时间。因此，要求系统能够记录作业的运行时间，并保存历史记录。另外，算法的实现可能会受到各种因素的影响，如历史数据的质量、预测模型的准确性等。程序员在实际运用中需要注意这些因素，根据实际情况进行调整和优化。

参考资料

• Operating System Concepts