C语言调度算法详解（从零开始掌握操作系统中的CPU调度）

什么是调度算法？

调度算法决定了操作系统如何选择下一个要执行的进程。其目标是提高系统效率、公平性、响应速度和吞吐量。常见的调度策略包括：

• 先来先服务（FCFS）
• 最短作业优先（SJF）
• 时间片轮转（Round Robin）
• 优先级调度（Priority Scheduling）

为什么用C语言实现调度算法？

C语言贴近硬件、运行效率高，是操作系统开发的首选语言。通过C语言编写CPU调度算法，你可以更直观地理解进程控制块（PCB）、队列管理、上下文切换等底层概念。

示例：时间片轮转调度算法（Round Robin）

时间片轮转是一种公平的调度方式，每个进程轮流获得固定时间片（如2ms）的CPU使用权。下面是一个简化版的C语言实现：

#include <stdio.h>#include <stdlib.h>typedef struct {    int pid;         // 进程ID    int burst_time;  // 执行所需时间    int remaining;  // 剩余执行时间} Process;void round_robin(Process processes[], int n, int time_quantum) {    int total_time = 0;    int completed = 0;    while (completed < n) {        for (int i = 0; i < n; i++) {            if (processes[i].remaining > 0) {                int exec_time = (processes[i].remaining > time_quantum) ?                                    time_quantum : processes[i].remaining;                processes[i].remaining -= exec_time;                total_time += exec_time;                printf("时间 %d: 执行进程 %d\n", total_time, processes[i].pid);                if (processes[i].remaining == 0) {                    completed++;                    printf("  → 进程 %d 完成！\n", processes[i].pid);                }            }        }    }}int main() {    Process p[] = {        {1, 10, 10},        {2, 5, 5},        {3, 8, 8}    };    int n = sizeof(p) / sizeof(p[0]);    int time_quantum = 3;    printf("【时间片轮转调度演示】时间片 = %d\n\n", time_quantum);    round_robin(p, n, time_quantum);    return 0;}  

其他调度算法简要说明

- 先来先服务（FCFS）：按进程到达顺序执行，简单但可能导致“护航效应”。
- 最短作业优先（SJF）：优先执行预计运行时间最短的进程，可最小化平均等待时间。
- 优先级调度：每个进程分配优先级，高优先级先执行，需注意低优先级进程“饥饿”问题。

总结

掌握操作系统调度机制是理解现代操作系统的关键一步。通过C语言亲手实现这些算法，不仅能加深理论理解，还能提升编程能力。建议你尝试修改上述代码，加入等待时间、周转时间等指标计算，进一步优化你的调度器。

关键词回顾：C语言调度算法、进程调度、CPU调度算法、操作系统调度。