非抢占式优先级调度算法

在计算机领域中，优先级调度算法是一个非常重要的概念，它是操作系统内核中的必备部分。优先级调度算法是指在多任务系统中，将具有不同优先级的任务分配到不同的执行顺序中，实现对资源的合理利用和管理。其中，非抢占式优先级调度算法是较为常见的一种调度算法，本文就此进行详细分析。

一、概念介绍

所谓非抢占式优先级调度算法，是指当一个高优先级任务进入系统时，不会打断目前正在运行的低优先级任务。在该算法中，每个任务都被分配了一个优先级值，当一个新任务进入系统时，系统会找到该任务的优先级，将其插入到一个队列的适当位置中，然后将其作为当前执行的任务。如果此时有更高优先级的任务进入系统，也只会被插入到队列中，而不会打断当前执行的任务。

二、优点分析

与抢占式调度算法相比，非抢占式优先级调度算法具有以下优点：

1.避免进程饥饿

在抢占式调度算法中，高优先级任务随时可以打断低优先级任务的执行，因此会出现某些低优先级任务被一直延迟的情况。而在非抢占式调度算法中，目前正在执行的低优先级任务不会因为新任务的加入而被打断，从而避免了进程饥饿的发生。

2.减少上下文切换次数

在抢占式调度算法中，由于高优先级任务随时可以打断低优先级任务的执行，因此会频繁地进行上下文切换操作，造成系统资源的浪费。而在非抢占式调度算法中，每个任务的执行周期是完整的，不会被打断，因此可以大大减少上下文切换的次数。

3.提高系统稳定性

由于非抢占式调度算法不会打断正在执行的任务，因此可以保证系统的稳定性。在某些特殊情况下，如果在执行某些低优先级任务时出现异常，抢占式调度算法会打断此任务的执行，并让高优先级任务继续执行，但此时高优先级任务可能无法正确完成，从而导致系统不稳定。

三、缺点分析

非抢占式调度算法虽然有很多优点，但也存在一些缺点：

1.优先级倒置问题

由于非抢占式调度算法不会打断正在执行的低优先级任务，如果此时有一个高优先级任务进入系统，它必须等到所有低优先级任务全部执行完毕之后才能执行。如果某个低优先级任务出现死循环或长时间霸占系统资源的情况，就会导致高优先级任务长时间无法执行，造成优先级倒置问题。

2.缺乏实时性

非抢占式调度算法只有在某个任务执行完毕之后，才会考虑下一个任务的调度。如果某个高优先级任务进入系统后，必须等待所有低优先级任务执行完毕之后才能执行，这就会导致系统的实时性降低。

四、应用场景

由于非抢占式调度算法具有稳定性和低上下文切换的优点，因此在某些对系统稳定性要求较高且任务优先级变动较少的场景中得到广泛应用，例如：

1.嵌入式系统

2.航空/航天控制系统

3.核电站控制系统