2. 调度目标：CPU利用率、吞吐量、周转时间、等待时间、响应时间

聊调度目标之前，我先说个自己的经历。早些年我做嵌入式系统，有个项目跑的是非抢占式调度。产品上线后，用户反馈说「机器偶尔卡顿」。我查了三天，发现是一个后台任务占着CPU不放，前台按键响应被活活饿死了。说白了，这就是调度目标没设计好——响应时间被牺牲了。

所以，调度目标到底是什么？我习惯把它们拆成五个核心指标。你想想看，任何一个调度算法，最终都要用这五个维度来打分。

2.1 CPU利用率

CPU利用率，就是CPU干活的时间占比。别让它闲着。

公式很简单：

CPU利用率 = CPU忙碌时间 / 总时间 × 100%

举个例子。假设一秒内，CPU忙了0.8秒，闲了0.2秒。利用率就是80%。

我个人习惯把利用率看作「花钱买来的设备有没有在干活」。你花了几万块买服务器，结果CPU利用率只有20%，那剩下的80%就是浪费。非抢占式调度下，如果某个进程长时间占用CPU，利用率可能很高，但其他进程就得排队等着。抢占式调度则能更均衡地分配时间片，利用率通常更稳定。

2.2 吞吐量

吞吐量，就是单位时间内完成的任务数。说白了，就是「干活快不快」。

公式：

吞吐量 = 完成任务数 / 总时间

比如，一分钟内处理了30个请求，吞吐量就是30个/分钟。

抢占式调度下，时间片切得小，任务切换频繁，吞吐量可能反而下降——因为切换本身有开销。非抢占式调度呢，任务一旦开始就跑到底，切换少，吞吐量可能更高。但这里有个坑：如果有个长任务卡着，短任务就得等，整体吞吐量反而会掉。

2.3 周转时间

周转时间，就是从任务提交到任务完成的总时间。包括等待、执行、I/O等所有时间。

公式：

周转时间 = 完成时间 - 提交时间

举个例子。你提交一个任务，等了2秒才开始跑，跑了3秒才结束。周转时间就是5秒。

我习惯把周转时间理解为「用户从点击到拿到结果的总时长」。非抢占式调度下，如果前面有个大任务，后面小任务的周转时间会非常难看。抢占式调度通过时间片轮转，能让每个任务都「雨露均沾」，周转时间更平均。

2.4 等待时间

等待时间，就是任务在就绪队列里排队的时间。不包括执行时间，也不包括I/O时间。

公式：

等待时间 = 周转时间 - 执行时间 - I/O时间

说白了，就是「干等着啥也没干」的时间。

抢占式调度下，每个任务都会被频繁打断，等待时间可能分散成很多小段。非抢占式调度呢，等待时间可能集中在开头——等前面那个大任务跑完。哪种更好？看场景。交互式系统希望等待时间分散，这样响应更快；批处理系统可能无所谓。

我记得有一次优化数据库连接池，发现大量线程在等锁。那就是等待时间过长。后来改成抢占式调度思路，把锁粒度拆小，等待时间直接降了60%。

2.5 响应时间

响应时间，就是从提交任务到产生第一次输出（或响应）的时间。注意，不是完成时间，是第一次响应。

公式：

响应时间 = 首次响应时间 - 提交时间

比如你按下一个键，屏幕0.1秒后就有反应了。响应时间就是0.1秒。至于这个任务什么时候跑完，那是周转时间的事。

非抢占式调度下，如果CPU被一个长任务占着，你按个键可能要等好几秒才有反应——这就是响应时间差。抢占式调度通过时间片，能保证每个任务都能在短时间内获得CPU，响应时间自然就好。

2.6 五个指标的关系

这五个指标不是孤立的。它们之间互相影响，甚至互相矛盾。我画了一张图，帮你理清关系。

从这张图你能看到：

• CPU利用率和吞吐量通常是正相关——CPU越忙，干完的活越多。
• 周转时间和等待时间是正相关——等得越久，总时间越长。
• 响应时间和周转时间有时是矛盾的——你想让响应快，就得频繁切换，但切换多了，周转时间反而变长。

所以，没有完美的调度算法。你只能根据场景做取舍。比如：

• 批处理系统：看重吞吐量和CPU利用率，可以牺牲响应时间。
• 交互式系统：看重响应时间，可以适当牺牲吞吐量。
• 实时系统：响应时间是硬指标，其他都可以妥协。

好了，这一节就到这里。下一节我们聊聊具体的调度算法，看看它们是怎么在这五个指标上「跳舞」的。

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