Linux单处理器进程调度c语言描述

àì夳堔傛蜴生んèń 2022-02-18 17:06 219阅读 0赞

本次实现的是模拟在单处理器情况下的处理器调度，目的是设计一个按优先数调度算法实现处理器调度的程序。

每一个进程用一个进程控制块PCB来代表，进程控制块的格式为：

进程名——作为进程的标识，假设五个进程的进程名分别为P1，P2，P3，P4，P5。  
指针——按优先数的大小把五个进程连成队列，用指针指出下一个进程的进程控制块的首地址，最后一个进程中的指针为“0”。  
要求运行时间——假设进程需要运行的单位时间数。  
优先数——赋予进程的优先数，调度时总是选取优先数大的进程先执行。  
状态——可假设有两种状态，“就绪”状态和“结束”状态。五个进程的初始状态都为“就绪”，用“R”表示，当一个进程运行结束后，它的状态为“结束”，用“E”表示。

#include <stdio.h>                                                                                                     
    #include <malloc.h>
    #include <assert.h>
    #include <stdlib.h>
    #include <time.h>
    #include <windows.h>
    #include <string.h>
    #define NAMEMAX 64
    #define PROCMAX 64
    typedef enum Status{
        R,                 //就绪
        E                  //结束
    }Status;
    typedef struct Proc{
        char name[NAMEMAX];//进程名
        char next[NAMEMAX];//下一个需要调度的进程的名字
        size_t run_time;   //要求运行时间
        int prio_num;      //优先数
        Status status;     //状态
    }Proc;
    
    typedef struct ProcQueue{//进程队列结构体
        Proc* data;          //指向在堆上动态开辟的内存空间,用来存放进程控制块
        size_t size;         //队列中有效进程的个数
        size_t capatity;     //队列的最大容量,如果数据达到最大容量，就要重新开辟一块更大的内存
    }ProcQueue;
    //进程队列初始化
    void ProcQueueInit(ProcQueue* queue)
    {
        if(queue == NULL)
        {
            return;
        }
        queue->size = 0;
        queue->capatity = 100;
        queue->data = (Proc*)malloc(sizeof(Proc)*queue->capatity);
        assert(queue->data != NULL);
    }            
    //销毁进程队列
    void DestroyProcQueue(ProcQueue* queue)
    {
        if(queue == NULL)
        {
            return;
        }                                                                                                                                   
        free(queue->data);
        queue->size = 0;
        queue->capatity = 0;
    }
    void ProcQueuePush(ProcQueue* queue,Proc pro);
    //创建进程对象
    void CreateProc(ProcQueue* queue, Proc* pro,size_t n)
    {
        if(pro == NULL)
        {
            return;
        }
        strcpy(pro->next,pro->name); 
        size_t i = 0;
        printf("请输入进程编号(如P1,P2,P3)...\n");
        for(; i < n; ++i)
        {
            scanf("%s",pro->name);
            pro->status = R;
            srand((unsigned)time(NULL));//采用随机数法为每个进程输入对应数据
            pro->prio_num = rand()%6+1;
            pro->run_time = rand()%6+1;
            ProcQueuePush(queue,*pro);
        }
    }
    //如果当前进程队列满了，就要动态扩容
    Proc* ProcQueueExpand(ProcQueue* queue)
    {
        if(queue == NULL)
        {
            return NULL;
        }
        Proc* new_proc = (Proc*)malloc(sizeof(Proc)*2*queue->capatity+1);
        queue->capatity = 2*queue->capatity + 1;
        size_t i = 0;
        for(; i < queue->size ; i++)
        {
            new_proc[i] = queue->data[i];
        }
        free(queue->data);
        return new_proc;
    }
    //对进程队列进行冒泡排序
    void ProcQueueBubble(ProcQueue* queue)
    {
        if(queue == NULL)
        {
            return;
        }
        size_t i = 0;
        Proc tmp;
        for(;i < queue->size;i++)
        {
            size_t j = 0;
            for(; j < queue->size-i-1;j++)
            {
                if(queue->data[j].prio_num < queue->data[j+1].prio_num)                                                                     
                {
                    tmp = queue->data[j];
                    queue->data[j] = queue->data[j+1];
                    queue->data[j+1] = tmp;
                }
            }
        }
    }
    //插入进程
    void ProcQueuePush(ProcQueue* queue, Proc pro)
    {
        if(queue == NULL)
        {
            return;
        }
        if(queue->size == queue->capatity)
        {
            //进程队列满了，进行动态扩容
            queue->data = ProcQueueExpand(queue);
        }
        //先插入到队列尾部，然后进行排序
        //每次的进程队列都是排好序的
        //如果新插入的进程状态为结束，就不进行排序
        if(pro.status != E)
        {
            queue->data[queue->size++] = pro;
            ProcQueueBubble(queue);
            size_t i = 0;
            for(; i < queue->size;i++)
            {
                if(i+1 == queue->size && queue->data[i+1].status != E)
                {
                    strcpy(queue->data[i].next,queue->data[0].name);
                }
                else                                                                                                                        
                {
                strcpy(queue->data[i].next,queue->data[i+1].name);
                }
            }
        }
        else
        {
            strcpy(pro.next,"  ");
            queue->data[queue->size] = pro;
        }
    }
    //进程调度
    void ProcQueueRun(ProcQueue* queue)
    {
        if(queue == NULL )
        {
            return;
        }
        if(queue->size != 0)
        {
            if(queue->data[0].run_time > 0)//进程运行时间大于0才能进行调度
            {
                queue->data[0].run_time--;//运行时间减一
                queue->data[0].prio_num--;//优先级数减一
            }
            else
            {
                queue->data[0].status = E;//否则进程状态设置为E
            }
            Proc run_proc = queue->data[0];
            size_t i = 0;
            for(;i < queue->size-1;i++)
            {
                queue->data[i] = queue->data[i+1];
            }                                                                                                                               
            queue->size--;                //进程调度时相当于出队列，所以要从队列中删除
           ProcQueuePush(queue,run_proc); //调度完再入队列
        }
    }
    //打印进程队列信息
    void ProcQueuePrint(ProcQueue* queue,size_t n)
    {
        if(queue == NULL)
        {
            return;
        }
        printf("=============================\n");
        printf("NAME STATUS RUNTIME NICE NEXT\n");
        printf("=============================\n");
        size_t i = 0;
        for(; i < n ; i++)
        {
            printf(" %s  ",queue->data[i].name);
            if(queue->data[i].status == R)
            {
                printf("   R   ");
            }else
            {
                printf("   E   ");
            }
            printf("   %lu    ",queue->data[i].run_time);
            printf("  %d  ",queue->data[i].prio_num);
            printf("  %s",queue->data[i].next);
            printf("\n");
        }
    }
    int main()
    {
        ProcQueue queue;
        Proc pro;                                                                                                                           
        size_t n = 0;
        ProcQueueInit(&queue);
        printf("请输入您想拥有的进程数: \n");
        scanf("%lu",&n);
        CreateProc(&queue,&pro,n);
        while(1)
        {
            if(queue.size == 0)
            {
                break;
            }
            printf("\n");
            ProcQueuePrint(&queue,n);
            getchar();
            ProcQueueRun(&queue);
        }
        ProcQueuePrint(&queue,n);
        return 0;
    }