先來先服務(wù)（First - Come, First - Served，F(xiàn)CFS）

先來先服務(wù)（First - Come, First - Served，F(xiàn)CFS）調(diào)度算法是一種最簡(jiǎn)單的進(jìn)程調(diào)度算法，廣泛應(yīng)用于操作系統(tǒng)的進(jìn)程調(diào)度和作業(yè)調(diào)度中，下面從多個(gè)方面為你詳細(xì)介紹：

基本原理

該算法按照進(jìn)程進(jìn)入就緒隊(duì)列的先后順序來分配CPU資源。當(dāng)一個(gè)進(jìn)程進(jìn)入就緒隊(duì)列時(shí)，它會(huì)被排在隊(duì)列的尾部。調(diào)度程序總是選擇就緒隊(duì)列中最前面的進(jìn)程，將CPU分配給它執(zhí)行，直到該進(jìn)程完成或因某種原因阻塞，才會(huì)從就緒隊(duì)列中選擇下一個(gè)進(jìn)程。

示例說明

假設(shè)有三個(gè)進(jìn)程P1、P2、P3，它們到達(dá)就緒隊(duì)列的時(shí)間和所需的執(zhí)行時(shí)間如下：

進(jìn)程到達(dá)時(shí)間執(zhí)行時(shí)間

P1	0	5
P2	1	3
P3	2	8

在時(shí)間0，P1到達(dá)并進(jìn)入就緒隊(duì)列，由于此時(shí)只有P1，所以P1開始執(zhí)行。
在時(shí)間1，P2到達(dá)并進(jìn)入就緒隊(duì)列尾部，此時(shí)P1正在執(zhí)行，所以P2等待。
在時(shí)間2，P3到達(dá)并進(jìn)入就緒隊(duì)列尾部，P1繼續(xù)執(zhí)行。
直到時(shí)間5，P1執(zhí)行完畢，此時(shí)調(diào)度程序從就緒隊(duì)列中選擇最前面的P2，P2開始執(zhí)行。
在時(shí)間8，P2執(zhí)行完畢，調(diào)度程序選擇P3，P3開始執(zhí)行，直到時(shí)間16執(zhí)行完畢。

算法實(shí)現(xiàn)

在操作系統(tǒng)中，F(xiàn)CFS算法可以通過一個(gè)隊(duì)列來實(shí)現(xiàn)。進(jìn)程到達(dá)時(shí)，將其加入隊(duì)列尾部；調(diào)度時(shí)，從隊(duì)列頭部取出進(jìn)程執(zhí)行。以下是一個(gè)簡(jiǎn)單的Python代碼示例，模擬FCFS調(diào)度算法：

class Process:
    def __init__(self, pid, arrival_time, burst_time):
        self.pid = pid
        self.arrival_time = arrival_time
        self.burst_time = burst_time
        self.start_time = None
        self.completion_time = None
        self.turnaround_time = None
        self.waiting_time = None


def fcfs(processes):
    processes.sort(key=lambda x: x.arrival_time)
    current_time = 0
    for process in processes:
        if current_time < process.arrival_time:
            current_time = process.arrival_time
        process.start_time = current_time
        current_time += process.burst_time
        process.completion_time = current_time
        process.turnaround_time = process.completion_time - process.arrival_time
        process.waiting_time = process.turnaround_time - process.burst_time
    return processes


# 示例進(jìn)程
processes = [
    Process(1, 0, 5),
    Process(2, 1, 3),
    Process(3, 2, 8)
]

scheduled_processes = fcfs(processes)

# 輸出結(jié)果
for process in scheduled_processes:
    print(f"進(jìn)程 {process.pid}:")
    print(f"  開始時(shí)間: {process.start_time}")
    print(f"  完成時(shí)間: {process.completion_time}")
    print(f"  周轉(zhuǎn)時(shí)間: {process.turnaround_time}")
    print(f"  等待時(shí)間: {process.waiting_time}")

優(yōu)缺點(diǎn)

優(yōu)點(diǎn)
- 實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單：該算法的邏輯簡(jiǎn)單，不需要復(fù)雜的計(jì)算和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，易于實(shí)現(xiàn)和理解。
- 公平性：每個(gè)進(jìn)程按照到達(dá)的先后順序依次執(zhí)行，對(duì)所有進(jìn)程一視同仁，不會(huì)出現(xiàn)饑餓現(xiàn)象。
缺點(diǎn)
- 平均等待時(shí)間長(zhǎng)：如果先到達(dá)的進(jìn)程執(zhí)行時(shí)間很長(zhǎng)，后到達(dá)的短進(jìn)程需要等待很長(zhǎng)時(shí)間，導(dǎo)致平均等待時(shí)間和平均周轉(zhuǎn)時(shí)間較長(zhǎng)，系統(tǒng)的整體性能可能受到影響。
- 不利于短作業(yè)：在實(shí)際應(yīng)用中，短作業(yè)往往希望能夠盡快完成，而FCFS算法可能會(huì)使短作業(yè)長(zhǎng)時(shí)間等待，降低了系統(tǒng)的吞吐量和響應(yīng)速度。