[发明专利]一种计算机多进程公平调度的方法

说明书

本发明公开了一种计算机多进程公平调度的方法，包括以下步骤：步骤一：从进程集中取出可进行并发调度的进程组成调度集，将进程集中未被调度的进程组成后备调度队列；步骤二：判断进程调度请求是否结束，如未结束执行下一步骤，否则调度结束；步骤三：对调度集进行调度；步骤四：将调度完成的进程进入后备调度队列的队尾；步骤五：清空调度集；步骤六：从后备调度队列中选取进行并发调度的进程组成新调度集，并跳转至步骤二。本发明通过集合运算操作，构造进程的调度集和后备调度队列，实现计算机处理器对多进程的公平调度，避免了进程并发调度时的死锁发生，提高了计算机处理器对并发进程的调度能力。

技术领域

本发明涉及并行计算机体系结构中的多进程资源分配技术领域，尤其涉及一种计算机多进程公平调度的方法。

背景技术

操作系统中的多进程调度问题是计算机科学领域的一个重要的研究内容，进程调度算法的好坏直接影响到计算机资源的利用率和操作系统的运行速度。多进程调度算法解决的核心问题是进程同步(Synchronization)问题。该问题是指进程数目与可用资源数目不匹配，解决该问题需要考虑并发性、死锁和公平性三方面。目前针对该问题的解决方案主要集中在：1)避免进程并发调度时的进程死锁方法；2)进程死锁发生时的有效解决方法。具体的方法包括：服务生解法、资源分级解法、Chandy／Mistra解法以及Petri网模拟多进程调度的解法等。但这些方法很难保证计算机对多进程调度的公平性。

服务生解法是指定计算机中的一个处理器监控进程的调度，其它处理器进行进程调度，所有进行调度都需要获得特定处理器的许可。通过这个指定的处理器进行调度，避免了进程调度时的死锁问题，但这种进程调度方法并未涉及公平性。资源分级解法是对资源分配一个偏序或者分级的关系，并约定所有资源都按照这种顺序获取，按相反顺序释放，而且保证不会有两个无关资源同时被同一项工作所需要。但当操作系统中进程数目增加时，预先定义的进程调度顺序不会改变，造成多个进程的长期等待，因此资源分级解法不适合计算机对多进程的动态调度。Chandy／Mistra解法允许进程竞争任何资源，适合于实际情况下计算机对进程的调度，但在一段时间内，存在某些进程被多次调度，而某些进程却很少被调度的情况，因此该方法不能保证进程调度的公平性。Petri网模拟多进程调度问题时，增加了两张许可卡，利用许可卡来保证未执行的进程拥有资源访问权限，避免了进程饿死状态的发生，在一定程度上也保证了进程调度的公平性。但这种方法会造成Petri网模型中状态的急剧增加，导致状态空间爆炸问题，不利于计算机处理器对多进程的实时调度。

在操作系统中，并发进程数目是动态变化，而每个进程对资源的需求也是动态变化，现有技术中多进程调度算法在解决这类问题时很难保证进程调度的公平性，降低了操作系统对进程调度的管理能力。

因此，设计一种公平的多进程调度方法已成为计算机科学领域中急需解决的问题。

发明内容

本发明的目的是决解现有技术中多进程调度算法的不公平性，提出了一种计算机多进程公平调度的方法。通过集合运算，构造进程的调度集和后备调度队列，实现了计算机处理器对多进程的公平性调度。该算法不但能有效的解决并发进程的调度问题和进程死锁问题，同时也实现了计算机处理器对多进程调度的公平性，提高了操作系统对并发进程调度的管理能力。

本发明计算机多进程公平调度的方法，需要进行如下假设和定义：

假定进程集A={a₁，…，a_n}，其中a_i表示一个进程，资源集B={b₁，…，b_m}，其中b_i表示为计算机中的一个资源。

定义1(影响因子)：当某一进程a被调用后，会占用资源集B中的k个资源，进而影响进程集A中其它j个进程获取资源集B中的资源，则称这j个进程a_i+l，…，a_i+j为进程a在资源集B中的影响因子。