11-进程调度的时机，方式，切换与过程

进程调度

进程调度(低级调度)，就是按照某种算法从就绪队列中选择一个进程为其分配处理机

需要进行进程调度与切换的情况（进程调度的时机）

1. 当前运行的进程主动放弃处理机

• 进程正常终止
• 运行过程中发生异常而终止
• 进程主动请求阻塞（如等待I/O设备）

2. 当前运行的进程被动放弃处理机

• 分给进程的时间片用完
• 有更紧急的事情需要处理（如I/O中断）
• 有更高优先级的进程进入就绪队列

不能进行进程调度与切换的情况

• 在处理中断的过程中：中断处理过程复杂，与硬件密切相关，很难做到在中断处理过程中进行进程切换
• 进程在操作系统内核程序临界区中（具体解释见下文）
• 在原子操作过程中(原语)。原子操作不可中断，要一气呵成，所以运行过程中不可进行进程调度或切换

进程在操作系统内核程序临界区中不能进行进程调度和切换。

临界资源：一个时间段内只允许一个进程使用的资源，各个进程需要互斥的访问临界资源

临界区：访问临界资源的代码

内核程序临界区一般是用来访问某种内核数据结构的，比如进程的就绪队列（由各就绪进程PCB组成）

假如某进程当前正处在内核程序临界区，并且正在/之前访问就绪队列，则该进程会对就绪队列进行上锁操作，只要改进程不退出临界区，就绪队列的锁就不会释放，如果在此时进行进程调度或切换，调度操作的相关程序势必要访问就绪队列，可由于上锁所以无法访问，进程调度也就无法正常进行

由此可见，内核程序临界区访问的临界资源如果不尽快释放的话，极易影响到操作需要内核其他管理工作，因此在访问内核程序临界区期间，不可以进行进程调度与切换，而是尽快执行完当前程序，尽早离开内核程序临界区

注意，进程处于临界区时不能进行处理机调度这种说法是错误的。假如进程访问的不少内核程序临界区，而是普通程序临界区，我们一般更倾向于及时进行进程的调度和切换

例如，当进程处在普通程序临界区中访问打印机资源时，进程同样会对打印机资源上锁，在打印机打印完成前，进程一直处于临界区内，并且临界资源不会解锁。但是，打印机是慢速设备，如果此时禁止进程调度则当前进程一直等待，导致CPU一直处于空闲状态。这是一种极大的资源浪费。同时，普通临界区访问的临界资源并不会直接影响操作系统内核的管理工作（打印机等资源被占用不会影响进程调度的实现），因此在访问普通资源时可以进行进程调度和切换

进程调度的方式

非剥夺调度方式

又称非抢占方式。即，只允许进程主动放弃处理机。在运行过程中即便有更紧迫的任务到达，当前进程依然会继续使用处理机，直到该进程终止或主动要求进入阻塞态。

优缺点：实现简单，系统开销小但是无法及时处理紧急任务，适合于早期的批处理系统

剥夺调度方式

又称抢占方式。当一个进程正在处理机上执行时，如果有一个更重要或更紧迫的进程需要使用处理机，则立即暂停正在执行的进程，将处理机分配给更重要紧迫的那个进程。

优缺点：可以优先处理更紧急的进程，也可实现让各进程按时间片轮流执行的功能( 通过时钟中断)。适合于分时操作系统、实时操作系统

进程的切换与过程

“狭义的进程调度”与“进程切换”的区别: 狭义的进程调度指的是从就绪队列中选中一个要运行的进程。(这个进程可以是刚刚被暂停执行的进程，也可能是另一个进程，后一种情况就需要进程切换) 进程切换是指一个进程让出处理机，由另一个进程占用处理机的过程。

广义的进程调度包含了选择一个进程和进程切换两个步骤。

进程切换的过程主要完成了:

1. 对原来运行进程各种数据的保存
2. 对新的进程各种数据的恢复(如:程序计数器、程序状态字、各种数据寄存器等处理机现场信息，这些信息一般保存在进程控制块PCB)

注意:

进程切换是有代价的，因此如果过于频繁的进行进程调度、切换，必然会使整个系统的效率降低，使系统大部分时间都花在了进程切换上，而真正用于执行进程的时间减少。