轮转调度算法详解（Python实现时间片轮转调度）

为什么使用轮转调度？

• 公平性：每个进程都能获得相等的 CPU 时间。
• 响应快：适合交互式系统，用户能快速得到响应。
• 避免饥饿：不会因为长作业阻塞短作业。

用 Python 实现轮转调度

下面我们用 Python 编写一个简单的轮转调度模拟器。假设每个进程有以下属性：

• pid：进程 ID
• burst_time：需要的总 CPU 时间（即“执行时间”）
• remaining_time：剩余执行时间

我们使用 collections.deque 来模拟就绪队列，因为它支持高效的队首出队和队尾入队操作。

from collections import dequeclass Process:    def __init__(self, pid, burst_time):        self.pid = pid        self.burst_time = burst_time        self.remaining_time = burst_time    def __repr__(self):        return f"P{self.pid}"def round_robin_scheduling(processes, time_slice):    queue = deque(processes)    time = 0    print(f"{'时间':<6} | {'当前执行进程':<12} | {'剩余时间'}")    print("-" * 35)    while queue:        current_process = queue.popleft()        executed_time = min(time_slice, current_process.remaining_time)                # 执行进程        current_process.remaining_time -= executed_time        time += executed_time                print(f"{time:<6} | {current_process:<12} | {current_process.remaining_time}")                # 如果还没执行完，放回队尾        if current_process.remaining_time > 0:            queue.append(current_process)# 示例：创建 3 个进程processes = [    Process(1, 10),    Process(2, 5),    Process(3, 8)]# 设置时间片为 3round_robin_scheduling(processes, time_slice=3)

代码运行结果解释

上述代码会输出类似以下内容：

时间   | 当前执行进程   | 剩余时间-----------------------------------3      | P1            | 76      | P2            | 29      | P3            | 512     | P1            | 414     | P2            | 017     | P3            | 220     | P1            | 121     | P3            | 022     | P1            | 0

可以看到，每个进程每次最多执行 3 个单位时间（时间片），然后轮到下一个。这正是操作系统调度中轮转策略的体现。

小结

通过本教程，你已经掌握了轮转调度算法的基本原理，并用 Python 成功实现了它。这种算法广泛应用于现代操作系统（如 Linux 的 CFS 调度器也借鉴了类似思想），是学习操作系统调度机制的重要一步。

你可以尝试修改时间片大小、增加更多进程，观察调度行为的变化。理解这些底层机制，将帮助你写出更高效、更合理的并发程序！

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