面试题：进程管理中优先级调度算法的基本实现思路

Question

请阐述在操作系统进程管理里，优先级调度算法的基本概念，以及在简单场景下如何实现该算法，包括如何确定进程优先级、调度的具体流程等。

Answer 1

优先级调度算法基本概念

优先级调度算法是一种根据进程优先级来分配 CPU 资源的调度算法。具有较高优先级的进程会优先获得 CPU 执行权，以确保重要或紧急的任务能得到及时处理。优先级可以基于进程的类型（如系统进程优先级高于用户进程）、任务的紧急程度、资源需求等因素来确定。

简单场景下的实现

1. 确定进程优先级：
   • 静态优先级：在进程创建时就确定其优先级，且在进程运行过程中不再改变。例如，系统进程可设置较高的静态优先级，用户交互进程优先级次之，后台批处理进程优先级较低。可以根据进程的重要性和资源需求预先设定优先级值，如 0 - 100，值越大优先级越高。
   • 动态优先级：进程的优先级会根据运行情况动态调整。比如，随着进程等待时间增加，适当提高其优先级，以避免长等待进程“饥饿”；或者根据进程已占用 CPU 时间，占用时间越长，优先级越低。
2. 调度的具体流程：
   • 初始化：创建一个进程就绪队列，用于存放所有就绪状态的进程。每个进程结构体中包含进程标识、优先级等信息。
   • 新进程加入：当有新进程创建时，根据确定的优先级规则为其分配优先级，并将其插入到就绪队列合适位置。如果是基于优先级升序排列的队列，高优先级进程插入到队列头部附近；若是降序排列，则插入到队列尾部附近。
   • 调度执行：调度器每次从就绪队列中选取优先级最高的进程（若存在相同优先级进程，可采用先来先服务等策略进一步选择），将 CPU 分配给该进程，使其进入运行状态。
   • 进程状态改变：当运行中的进程时间片用完（如果采用时间片轮转与优先级调度结合的方式）、等待资源或完成任务时，其状态会发生改变。若等待资源，进程进入阻塞队列；若时间片用完，重新计算优先级（若采用动态优先级）后回到就绪队列；若完成任务则从系统中移除。调度器再次从就绪队列选取优先级最高的进程执行，如此循环。