面试题：进程管理之多级队列调度算法的基本原理

Question

请阐述多级队列调度算法的基本原理，以及它与其他常见调度算法（如先来先服务、最短作业优先）相比，在设计理念上的主要区别是什么。

Answer 1

多级队列调度算法基本原理

1. 队列划分：将进程根据某些特征（如进程类型、优先级等）划分到不同队列。例如，系统进程队列、交互进程队列、批处理进程队列等。
2. 调度策略：每个队列有自己的调度算法，比如系统进程队列可能采用先来先服务（FCFS），交互进程队列采用时间片轮转（RR），批处理进程队列采用最短作业优先（SJF）等。并且不同队列有不同优先级，高优先级队列中的进程优先调度。只有当高优先级队列为空时，才会调度低优先级队列中的进程。
3. 时间片分配：不同队列可以分配不同时间片，通常高优先级队列时间片较短，以快速响应高优先级进程，低优先级队列时间片较长，以提高系统整体效率。

与其他常见调度算法设计理念主要区别

1. 与先来先服务（FCFS）相比
   • FCFS设计理念：按照进程到达的先后顺序进行调度，简单直观，公平性体现在等待时间上，先到的进程先执行。
   • 多级队列调度设计理念：考虑进程特性进行分类，对不同类型进程区别对待，通过优先级和不同调度算法，满足不同进程需求，而非单纯基于到达顺序，提高系统整体性能。例如对于交互进程，FCFS可能导致响应慢，多级队列调度可将其放在高优先级队列快速响应。
2. 与最短作业优先（SJF）相比
   • SJF设计理念：优先调度预计执行时间最短的作业，目标是减少平均周转时间，提高系统吞吐量。
   • 多级队列调度设计理念：不仅关注作业长度，更综合考虑进程多种特性，按特性分类管理调度。比如系统关键进程，即使作业长，也可放在高优先级队列优先执行，而SJF只看作业长度，可能导致关键进程等待过久。