資源分配與調(diào)度資源分配與調(diào)度資源管理概述資源分配的機構(gòu)和策略死鎖1資源分配與調(diào)度——主要內(nèi)容21.資源管理功能資源數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的描述

包含資源的物理名、邏輯名、類型、地址、分配狀態(tài)等信息。確定資源的分配原則(調(diào)度原則)

決定資源應(yīng)分給誰，何時分配，分配多少等問題。實施資源分配執(zhí)行資源分配；資源收回工作。存取控制和安全保護

對資源的存取進行控制并對資源實施安全保護措施。資源分配與調(diào)度——資源管理概述32.資源資源的靜態(tài)分配和動態(tài)分配資源的靜態(tài)分配

系統(tǒng)對作業(yè)一級采用資源靜態(tài)分配方法。系統(tǒng)在調(diào)度作業(yè)時，根據(jù)作業(yè)所需資源進行分配；并在作業(yè)運行完畢時，收回所分配的全部資源。這種分配通常稱為資源的靜態(tài)分配。資源的動態(tài)分配

系統(tǒng)對進程一級采用資源動態(tài)分配方法。系統(tǒng)在進程運行中，根據(jù)進程提出的資源需求，進行資源的動態(tài)分配和回收。這種分配通常稱為資源的動態(tài)分配。資源分配與調(diào)度——資源管理概述43.虛擬資源操作系統(tǒng)對資源區(qū)分二種不同的概念物理資源(實資源)虛擬資源(邏輯資源)

目的方便用戶使用資源可動態(tài)分配，提高資源利用率

資源分配與調(diào)度——資源管理概述計算機系統(tǒng)中的物理資源與虛擬資源分析資源類別物理資源虛擬(邏輯)映射

處理機CPU存儲器主存

設(shè)備外部設(shè)備

信息文件物理結(jié)構(gòu)操作系統(tǒng)采用的技術(shù)5程序地址空間邏輯設(shè)備名進程調(diào)度地址映射設(shè)備分配動態(tài)映射磁盤空間分配文件目錄查找進程虛存虛擬設(shè)備文件邏輯結(jié)構(gòu)6資源描述器資源描述器定義描述描述各類資源的最小分配單位的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)稱為資源描述器rd。如：主存分區(qū)分配方法中，最小分配單位——主存分區(qū)資源描述器內(nèi)容

資源名、資源類型、最小分配單位的大小、地址、分配標志、描述器鏈接信息、存取權(quán)限、密級、存取時間資源分配與調(diào)度——資源分配機構(gòu)和策略1.資源分配的機構(gòu)20KB

0

52KB66KB130KB230KB256KB1主存作業(yè)4作業(yè)1作業(yè)3OS7資源信息塊資源信息塊定義描述某類資源的請求者、可用資源和該類資源分配程序等必要信息的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。資源信息塊內(nèi)容

請求者隊列可利用資源隊列資源分配程序等待隊列頭指針可利用資源隊列頭指針資源分配程序入口地址資源分配與調(diào)度——資源分配機構(gòu)和策略8資源信息塊例中央處理機資源信息塊內(nèi)容

pcb1pcb2pcbk進程調(diào)度程序ready-q-start可用處理機信息scheduler-addrcpu資源分配與調(diào)度——資源分配機構(gòu)和策略92.資源分配策略常用的資源分配策略先請求先服務(wù)每一個新產(chǎn)生的請求均排在隊尾；當資源可用時，取隊首元素，并滿足其需要。排序原則：按請求的先后次序排序。資源分配與調(diào)度——資源分配機構(gòu)和策略

表頭按請求的先后次序先后按自然順序排列的隊列10優(yōu)先調(diào)度對每一個進程指定一個優(yōu)先級；每一個新產(chǎn)生的請求，按其優(yōu)先級的高低插到相應(yīng)的位置；當資源可用時，取隊首元素，并滿足其需要。

排序原則：按優(yōu)先級的高低排序。資源分配與調(diào)度——資源分配機構(gòu)和策略

表頭按按優(yōu)先級的高低排序高低按優(yōu)先級高低排列的就緒隊列11針對設(shè)備特性的調(diào)度策略調(diào)度的目標當有大量I/O請求時，降低完成這些I/O服務(wù)的總時間。

資源分配與調(diào)度——資源分配機構(gòu)和策略例：對磁盤訪問有如下5個請求柱面號盤面號塊號

521538535406327712針對設(shè)備特性的調(diào)度策略移臂調(diào)度總是選取與當前移動臂前進方向上最近的那個I/O請求，使移臂距離最短。資源分配與調(diào)度——資源分配機構(gòu)和策略對磁盤訪問的5個請求應(yīng)作如下調(diào)度柱面號盤面號塊號

277521538535406313針對設(shè)備特性的調(diào)度策略旋轉(zhuǎn)調(diào)度總是選取與當前讀寫頭最近的那個I/O請求，使旋轉(zhuǎn)圈數(shù)最少。資源分配與調(diào)度——資源分配機構(gòu)和策略對磁盤訪問的5個請求應(yīng)作如下調(diào)度柱面號盤面號塊號

277521535538406314死鎖的例設(shè)備共享

進程p1、p2共享一臺打印機和一臺輸入機時刻t1：進程p1——占用打印機，進程p2——占用輸入機；時刻t2：進程p1——又請求輸入機，進程p2——又請求打印機。資源分配與調(diào)度——死鎖1.什么是死鎖15用信號燈的P、V操作描述死鎖設(shè)進程p1與進程p2共享一臺打印機(r1)和一臺輸入機(r2)， 用信號燈的p、v操作表示資源的申請和釋放。 信號燈設(shè)置——

s1：表示r1可用，初值為1

s2：表示r2可用，初值為1

討論兩種資源請求序列，哪種情況可能產(chǎn)生互相死等的局面。資源分配與調(diào)度——死鎖16用信號燈的P、V操作描述死鎖

進程p1

進程p2

進程p1

進程p2

p(s1)；p(s2)；p(s1)；p(s2)； 占用r1占用r2占用r1占用r2 v(s1)；v(s2)；p(s2)；p(s1)；

又占用r2又占用r1 p(s2)；p(s1)；

占用r2占用r1v(s1)；v(s2)；

v(s2)；v(s1)；

v(s2)；v(s1)；

資源分配與調(diào)度——死鎖17什么是死鎖在兩個或多個并發(fā)進程中，如果每個進程持有某種資源而又都等待著別的進程釋放它或它們現(xiàn)在保持著的資源，否則就不能向前推進。此時，稱這一組進程產(chǎn)生了死鎖。資源分配與調(diào)度——死鎖2.死鎖的起因和條件引起死鎖的原因系統(tǒng)資源不足進程推進順序非法18資源分配與調(diào)度——死鎖死鎖圖解N0A1B1C1D1A2B2C2D2P1進程P2進程?A1：p1request(r1)B1：p1request(r2)C1：p1release(r1)D1：p1release(r2)A2：p2request(r2)B2：p2request(r1)C2：p2release(r2)D2：p2release(r1)19資源分配與調(diào)度——死鎖互斥條件涉及的資源是非共享的，即為臨界資源。不剝奪條件進程所獲得的資源在未使用完畢之前，不能被其他進程強行奪走。產(chǎn)生死鎖的必要條件20資源分配與調(diào)度——死鎖部分分配進程每次申請它所需要的一部分資源。在等待一新資源的同時，進程繼續(xù)占用已分配到的資源。環(huán)路條件存在一種進程的循環(huán)鏈，鏈中的每一個進程已獲得的資源同時被鏈中下一個進程所請求。21資源分配與調(diào)度——死鎖3.系統(tǒng)狀態(tài)分析初始狀態(tài)描述

假定一個系統(tǒng)包括n個進程和m類資源，表示如下

①一組確定的進程集合，記作：

p={p1，p2，…，pi，…，pn}

②一組不同類型的資源集合，記作：

r={r1，r2，…，rj，…，rm}

③矢量w說明各類可利用資源的總的數(shù)目

w={w1，w2，…，wj，…，wm}

22資源分配與調(diào)度——死鎖資源請求矩陣在時刻t資源請求矩陣，表示如下

d(t)=dij

表示進程pi還需要j類資源的數(shù)目23資源分配與調(diào)度——死鎖資源分配矩陣在時刻t資源分配矩陣，表示如下

a(t)=aij

表示進程pi已占有j類資源的數(shù)目什么情況下系統(tǒng)安全的？

當進程請求某類資源時，進程對該類資源的需求量小于當前時刻系統(tǒng)所擁有的該類資源的數(shù)目，那么滿足進程的這次請求，系統(tǒng)是安全的。24資源分配與調(diào)度——死鎖4.解決死鎖問題的策略破壞產(chǎn)生死鎖的四個必要條件之一解決死鎖的策略采用靜態(tài)資源分配方法——預(yù)防死鎖。采用有控資源分配方法——避免死鎖死鎖的檢測與忽略25資源分配與調(diào)度——死鎖5.死鎖的預(yù)防靜態(tài)預(yù)防死鎖的方法在作業(yè)調(diào)度時為選中的作業(yè)分配它所需要的所有資源，當資源一旦分配給該作業(yè)后，在其整個運行期間這些資源為它獨占。動態(tài)預(yù)防死鎖的方法有序資