面试题：进程管理之中等难度：常见进程调度算法及系统吞吐量关系

Question

请列举三种常见的进程调度算法，并阐述它们是如何影响系统吞吐量的。同时说明在什么样的应用场景下，哪种算法更有可能实现系统吞吐量的最大化。

Answer 1

1. 先来先服务（FCFS, First - Come, First - Served）算法

• 调度方式：按照进程到达的先后顺序进行调度，先到达的进程先执行。
• 对系统吞吐量的影响：如果短进程先到达，长进程后到达，长进程会阻塞后面短进程的执行，导致整体吞吐量降低。因为长进程执行时间长，在其执行期间其他进程只能等待，资源利用率不高。
• 适用场景：适用于I/O 密集型作业为主的系统，因为这类作业等待I/O 操作时间长，处理时间相对较短，FCFS 算法可以让它们快速依次得到处理，提高系统吞吐量。

2. 短作业优先（SJF, Shortest Job First）算法

• 调度方式：从就绪队列中选择预计执行时间最短的进程投入执行。
• 对系统吞吐量的影响：能有效减少进程的平均等待时间，提高系统吞吐量。因为它优先处理短作业，使得短作业能快速完成，释放资源给其他作业。但如果不断有短作业进入系统，长作业可能会饥饿。
• 适用场景：适用于作业执行时间可预估且短作业较多的场景，如批处理系统，大量短任务可以快速执行完毕，提升整体吞吐量。

3. 时间片轮转（RR, Round - Robin）算法

• 调度方式：将所有就绪进程按先来先服务的原则排成一个队列，每次调度时系统为当前运行进程分配一个时间片，时间片用完后，该进程回到就绪队列末尾，等待下一轮调度。
• 对系统吞吐量的影响：它能保证每个进程都能在一定时间内得到执行机会，响应性较好。但如果时间片设置过小，进程上下文切换频繁，会增加系统开销，降低吞吐量；时间片设置过大，又会退化为FCFS 算法，对短进程不利。
• 适用场景：适用于分时系统和交互式系统，能保证每个用户进程都能及时得到响应，虽然吞吐量可能不是最高，但能平衡系统的响应性和资源利用率。