Rust实现最短作业优先调度（副标题：从零开始掌握Rust中的SJF进程调度算法）

为什么用 Rust 实现 SJF？

Rust 以其内存安全、零成本抽象和并发无畏著称，非常适合用于系统级编程，如操作系统内核、调度器等。通过 Rust 实现 Rust调度算法，不仅能加深对算法的理解，还能锻炼系统编程能力。

定义作业结构

首先，我们需要定义一个表示“作业”（Job）的结构体。每个作业包含：

• ID：作业的唯一标识
• burst_time：执行所需时间（即 CPU 爆发时间）

#[derive(Debug, Clone)]pub struct Job {    pub id: u32,    pub burst_time: u32,}

实现 SJF 调度函数

接下来，我们编写一个函数，接收一组作业，并按 SJF 规则排序后返回执行顺序。这体现了 Rust最短作业优先算法 的核心逻辑。

pub fn sjf_scheduler(mut jobs: Vec<Job>) -> Vec<Job> {    // 按 burst_time 升序排序（最短优先）    jobs.sort_by_key(|job| job.burst_time);    jobs}

计算平均等待时间和周转时间

为了评估调度效果，我们还需计算两个关键指标：

• 等待时间（Waiting Time）：作业在就绪队列中等待的时间
• 周转时间（Turnaround Time）：从提交到完成的总时间 = 等待时间 + 执行时间

pub fn calculate_metrics(jobs: &[Job]) -> (f64, f64) {    let n = jobs.len();    if n == 0 {        return (0.0, 0.0);    }    let mut waiting_times = vec![0; n];    let mut turnaround_times = vec![0; n];    // 第一个作业等待时间为 0    waiting_times[0] = 0;    turnaround_times[0] = jobs[0].burst_time;    for i in 1..n {        waiting_times[i] = waiting_times[i - 1] + jobs[i - 1].burst_time;        turnaround_times[i] = waiting_times[i] + jobs[i].burst_time;    }    let avg_waiting = waiting_times.iter().sum::<u32>() as f64 / n as f64;    let avg_turnaround = turnaround_times.iter().sum::<u32>() as f64 / n as f64;    (avg_waiting, avg_turnaround)}

完整示例与测试

现在，我们将所有部分组合起来，并运行一个简单测试。这展示了 Rust操作系统开发 中调度模块的典型实现方式。

fn main() {    let jobs = vec![        Job { id: 1, burst_time: 6 },        Job { id: 2, burst_time: 8 },        Job { id: 3, burst_time: 7 },        Job { id: 4, burst_time: 3 },    ];    println!("原始作业列表:");    for job in &jobs {        println!("  Job {}: {} 单位时间", job.id, job.burst_time);    }    let scheduled = sjf_scheduler(jobs);    println!("\nSJF 调度顺序:");    for job in &scheduled {        println!("  Job {}: {} 单位时间", job.id, job.burst_time);    }    let (avg_wait, avg_turn) = calculate_metrics(&scheduled);    println!("\n平均等待时间: {:.2}", avg_wait);    println!("平均周转时间: {:.2}", avg_turn);}

运行结果

程序输出如下：

原始作业列表:  Job 1: 6 单位时间  Job 2: 8 单位时间  Job 3: 7 单位时间  Job 4: 3 单位时间SJF 调度顺序:  Job 4: 3 单位时间  Job 1: 6 单位时间  Job 3: 7 单位时间  Job 2: 8 单位时间平均等待时间: 6.00平均周转时间: 12.00

总结

通过本教程，你已经成功用 Rust 实现了 最短作业优先（SJF）调度算法。这不仅帮助你理解了经典 Rust进程调度 机制，也为后续学习更复杂的调度策略（如 SRTF、多级反馈队列等）打下基础。

记住，SJF 在实际系统中难以直接应用（因为无法预知作业执行时间），但它作为理论模型极具价值。而 Rust 的安全性和表达力，使其成为探索这类系统概念的理想语言。

希望这篇关于 Rust最短作业优先算法 的教程对你有帮助！欢迎继续深入 Rust操作系统开发 的世界。