进程调度的概念比较简单，我们假设在一个单核处理器的系统中，同一时刻只有一个进程可以拥有处理器资源，那么其他的进程只能在就绪队列中等待，等到处理器空闲之后才有计划获得处理器资源来运行。在这种场景下，操作系统就需要从众多的就绪进程中选择一个最合适的进程来运行，这个就是调度器需要做的事情。
作为一个通用的操作系统，需要兼顾各种类型的进程，包括交互式进程、批处理进程、实时进程等。其特征如下：
我们以生活中为例，来看看调度器对我们实际生活的影响，以我们手机上的一个场景为例
如我们手机上运行一个机器学习的程序，大约CPU需要运行30分钟，我们也需要播放音乐
如果没有调度器：
对于手机上运行的学习进程和播放进程，学习进程属于批处理进程，而播放音乐属于实时进程，如果整体播放延时比较大就会出现卡顿的情况，用户体验就会很差。如果没有调度器，对于用户就需要30分钟才能播放音乐，那么它可能等不到30分就会抛弃这个手机。
如果有调度器：调度器让生活更美好
调度器“任性化”将程序切片执行，对于用户就可以边听音乐边等待他的程序运行完，能够完美的实现二者的兼容。
通常来说，操作系统是应用程序和可用资源直接的媒体，CPU是一个重要的资源，调度器可以临时分配一个任务在CPU上执行。为了使各个进程间可以公平共享CPU时间，而同时又要考虑不同的任务优先级，所以就需要一个调度器，来保证以下功能
如果站在CPU的角度来看进程，有些进程一直占用处理器，有些进程只需要一部分处理器资源即可。所以进程按照这个特性可以分为两类
CPU消耗型的进程会把大部分的时间用在运行代码上，并且会一直占用CPU。一个常见的例子就是while循环的运行，如运行大量计算的程序等。
IO消耗性的进程会把大部分的时间用在提交I/O请求或等待I/O请求，所以这类的进程通常只需要很少的处理器计算资源即可，如需要键盘的输入进程或等待网路I/O的进程。
知道了进程的分类，那就可以知道哪些场景需要调度来协调，如IO消耗性的，例如磁盘，打印机，网络等场景。调度在不同场景下的目标有
为了达到一些共有的目标，要达到系统资源的高利用率，多任务公平性，低调度开销，所以需要设计调度器基于以下的场景进行考虑
确定如何从就绪队列中选择下一个执行的进程进入调度，需要解决以下问题
调度算法的要求，希望得到**“更快”**服务，那么如何定义什么是更快呢？根据调度器的目标，其可以重点关注：
调度器的响应目标考虑：
处理器调度吞吐 量目标考虑
处理器公平的定义：
定义
每次从就绪队列选择最先进入队列的进程，然后一直运行，直到进程退出或被阻塞，才会继续从队列中选择第一个进程接着运行。
依据进程进入就绪队列的先后顺序排列，进程进入等待或者结束状态时，就绪队列中的下一个进程占用CPU，3个进程，计算时间分别为12，3，3，FCFS算法的周转时间，根据任务到达的顺序不同，周转时间不同
结合大家学习中，遇到的实际例子，我们来学习下整个过程，例如该过程中，调度器是我们生活中遇到的学霸，而此时有3个同学想学霸请教问题，其思路如下
该问题对于C同学来说，有一个很大的问题是，我的问题很简单，却需要等那么长的时间，所以对于该算法的特征如下：
| 优点 | 缺点 |
|---|---|
| 简单 | 1. 平均等待时间波动较大，短进程可能排到长进程后面 2. IO资源和CPU资源的利用率较低，对于上面的例子，如果该同学需要查阅相关文档，那么学霸就需要一直等待，浪费学霸的资源 |
定义
它会优先选择运行时间最短的进程来运行，这有助于提高系统的吞吐量。
选择就绪队列中执行时间最短进程占用CPU进入运行状态，就绪队列按预期的执行时间来排序
进程的平均周转时间为：
还是基于刚才学霸解决问题的实例来看看这个算法的执行顺序，首先A同学先执行，当执行到2后，同学B和C都来寻求学霸解决问题，但是此时A占用了学霸，所以当A解决完问题后，发现同学C问题简单，所以就优先解决C的问题
| 优点 | 缺点 |
|---|---|
| 平均周转时间较短 | 1. 不公平，可能出现导致饥饿，连续的短进程流会使得长进程长时间无法获得CPU资源 2. 平均响应时间过长 3. 需要预知未来，需要解决预估下一个CPU计算的持续时间 |
定义
每个进程被分配一个时间段，称为时间片（*Quantum*），即允许该进程在该时间段中运行。
- 如果时间片用完，进程还在运行，那么将会把此进程从 CPU 释放出来，并把 CPU 分配另外一个进程；
- 如果该进程在时间片结束前阻塞或结束，则 CPU 立即进行切换；
通过时间片，分配处理器资源的基本单元，当时间片结束后，按FCFS算法切换到下一个就绪进程，我们还是以刚才例子为例，此时为
但是这种算法也需要重点考虑时间片长度，因为切换进程，需要有额外的上下文切换
时间片太长
时间片太短
时间片长度选择目标
对于操作系统中的任务是不同的，例如，系统进程和用户进程、前台进程和后台进程，如果不加以区分，那么系统中关键的任务无法及时处理，后台运算导致视频播放卡顿，所以基于此，重要的任务需要被优先调度，就产生了优先级的概念。
对于该调度算法，就绪队列被划分成多个独立的子队列，如前台(交互)、后台(批处理)，每个队列拥有自己的调度策略，如前台-RR，后台-FCFS，队列间的调度
还是以学霸解决问题为例，基于此的算法为：
所以该算法特征为：
公平共享调度控制用户对系统资源的访问
| 算法 | 优点 | 缺点 |
|---|---|---|
| 先来先服务算法 | 简单 | 不公平，平均等待时间较差 |
| 短进程优先算法 | 平均周转时间最小 | 1. 不公平，可能导致饥饿 2. 需要精确预测计算时间 |
| 时间片轮转算法 | 公平 | 平均等待时间较差 |
| 公平共享调度 | 公平是第一要素 | |
| 多队列调度算法 | 多种算法的集成 |
