进程调度器实现文档

目录

• 项目概述
• 功能特性
• 实现细节
• 使用说明
• 注意事项
• 后续优化

项目概述

本项目实现了一个支持多种调度算法的进程调度器，可以管理和调度多个作业的执行。调度器支持作业的创建、终止、状态查询等功能，并实现了三种不同的调度算法。

功能特性

支持的调度算法

1. 高优先级优先(HPF)

   • 选择当前优先级最高的作业
   • 优先级相同时选择等待时间最长的作业
   • 适合对任务优先级有明确要求的系统

2. 先来先服务(FCFS)

   • 选择等待时间最长的作业
   • 完全基于等待时间进行选择
   • 适合任务长度相近的系统

3. 短作业优先(SJF)

   • 选择预计运行时间最短的作业
   • 运行时间相同时选择等待时间最长的作业
   • 适合任务长度差异较大的系统

核心功能

1. 作业管理

   • 作业创建和入队
   • 作业终止和出队
   • 作业状态查询
   • 作业优先级管理

2. 进程控制

   • 进程创建和终止
   • 进程状态切换
   • 信号处理

3. 调度控制

   • 定时调度
   • 作业切换
   • 资源管理

实现细节

关键数据结构

// 作业信息结构体
struct jobinfo {
    int    jid;                 // 作业ID
    int    pid;                 // 进程ID
    char** cmdarg;              // 执行命令及参数
    int    defpri;              // 默认优先级
    int    curpri;              // 当前优先级
    int    ownerid;             // 作业所有者ID
    int    wait_time;           // 等待时间
    time_t create_time;         // 创建时间
    int    run_time;            // 已运行时间
    int    duration;            // 预计总运行时间
    enum   jobstate state;      // 作业状态
};

// 等待队列节点
struct waitqueue {
    struct waitqueue *next;    // 下一个等待作业
    struct jobinfo *job;       // 当前作业信息
};

主要函数实现

1. 调度算法实现

// HPF算法
struct waitqueue* jobselect_HPF() {
    // 选择优先级最高的作业
}

// FCFS算法
struct waitqueue* jobselect_FCFS() {
    // 选择等待时间最长的作业
}

// SJF算法
struct waitqueue* jobselect_SJF() {
    // 选择运行时间最短的作业
}

2. 作业切换实现

void jobswitch() {
    // 暂停当前作业
    kill(current->job->pid, SIGSTOP);
    current->job->state = READY;
    
    // 启动新作业
    current = next;
    next = NULL;
    current->job->state = RUNNING;
    kill(current->job->pid, SIGCONT);
}

3. 作业出队实现

void do_deq(struct jobcmd deqcmd) {
    // 查找并终止指定作业
    // 从队列中移除
    // 释放资源
}

使用说明

编译和运行

1. 编译调度器：

gcc -o scheduler scheduler.c

2. 运行调度器：

./scheduler

命令使用

1. 提交作业

enq [-p priority] [-d duration] executable args

2. 终止作业

deq job_id

3. 查询状态

stat

注意事项

系统要求

• 需要正确的系统头文件路径配置
• 需要适当的系统权限
• 需要支持信号处理机制

使用限制

• 作业优先级范围：0-3
• 作业持续时间范围：0-65535
• 需要提供可执行文件的绝对路径

潜在问题

• 可能存在资源泄漏风险
• 需要处理信号竞争条件
• 可能需要考虑并发访问问题

后续优化

功能扩展

• 添加更多调度算法
• 实现抢占式调度
• 添加作业优先级动态调整

性能优化

• 优化队列操作
• 改进进程切换机制
• 减少系统调用开销

可靠性提升

• 添加日志记录
• 完善错误恢复机制
• 增加系统状态监控

贡献指南

欢迎提交问题和改进建议。在提交代码时，请确保：

1. 代码符合项目的编码规范
2. 添加适当的注释和文档
3. 通过基本的测试

许可证

本项目采用 MIT 许可证。详见 LICENSE 文件。