os第三章处理机调度与死锁

1.死锁的概念
死锁是指两个或两个以上的进程在执行过程中,由于竞争资源或者由于彼此通信而造成的一种阻塞的现象,若无外力作用,它们都将无法推进下去。此时称系统处于死锁状态或系统产生了死锁,这些永远在互相等待的进程称为死锁进程。
2.死锁产生的4个必要条件
1、互斥:某种资源一次只允许一个进程访问,即该资源一旦分配给某个进程,其他进程就不能再访问,直到该进程访问结束。
2、占有且等待:一个进程本身占有资源(一种或多种),同时还有资源未得到满足,正在等待其他进程释放该资源。
3、不可抢占:别人已经占有了某项资源,你不能因为自己也需要该资源,就去把别人的资源抢过来。
4、循环等待:存在一个进程链,使得每个进程都占有下一个进程所需的至少一种资源。
当以上四个条件均满足,必然会造成死锁,发生死锁的进程无法进行下去,它们所持有的资源也无法释放。这样会导致CPU的吞吐量下降。所以死锁情况是会浪费系统资源和影响计算机的使用性能的。那么,解决死锁问题就是相当有必要的了。

3.避免死锁的方法
1、死锁预防 ----- 确保系统永远不会进入死锁状态 产生死锁需要四个条件,那么,只要这四个条件中至少有一个条件得不到满足,就不可能发生死锁了。由于互斥条件是非共享资源所必须的,不仅不能改变,还应加以保证,所以,主要是破坏产生死锁的其他三个条件。
a、破坏“占有且等待”条件
方法1:所有的进程在开始运行之前,必须一次性地申请其在整个运行过程中所需要的全部资源。 优点:简单易实施且安全。 缺点:因为某项资源不满足,进程无法启动,而其他已经满足了的资源也不会得到利用,严重降低了资源的利用率,造成资源浪费。 使进程经常发生饥饿现象。
方法2:该方法是对第一种方法的改进,允许进程只获得运行初期需要的资源,便开始运行,在运行过程中逐步释放掉分配到的已经使用完毕的资源,然后再去请求新的资源。这样的话,资源的利用率会得到提高,也会减少进程的饥饿问题。
b、破坏“不可抢占”条件
当一个已经持有了一些资源的进程在提出新的资源请求没有得到满足时,它必须释放已经保持的所有资源,待以后需要使用的时候再重新申请。这就意味着进程已占有的资源会被短暂地释放或者说是被抢占了。 该种方法实现起来比较复杂,且代价也比较大。释放已经保持的资源很有可能会导致进程之前的工作实效等,反复的申请和释放资源会导致进程的执行被无限的推迟,这不仅会延长进程的周转周期,还会影响系统的吞吐量。
c、破坏“循环等待”条件 可以通过定义资源类型的线性顺序来预防,可将每个资源编号,当一个进程占有编号为i的资源时,那么它下一次申请资源只能申请编号大于i的资源。

4.常见的批处理作业调度算法
(1).先来先服务调度算法(FCFS):就是按照各个作业进入系统的自然次序来调度作业。这种调度算法的优点是实现简单,公平。其缺点是没有考虑到系统中各种资源的综合使用情况,往往使短作业的用户不满意,因为短作业等待处理的时间可能比实际运行时间长得多。
(2).短作业优先调度算法(SPF): 就是优先调度并处理短作业,所谓短是指作业的运行时间短。而在作业未投入运行时,并不能知道它实际的运行时间的长短,因此需要用户在提交作业时同时提交作业运行时间的估计值。
(3).最高响应比优先算法(HRN):FCFS可能造成短作业用户不满,SPF可能使得长作业用户不满,于是提出HRN,选择响应比最高的作业运行。响应比=1+作业等待时间/作业处理时间。
(4). 基于优先数调度算法(HPF):每一个作业规定一个表示该作业优先级别的整数,当需要将新的作业由输入井调入内存处理时,优先选择优先数最高的作业。
(5).均衡调度算法,即多级队列调度算法

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