第三章、处理机调度与死锁

第三章、处理机调度与死锁

• 处理机调度的层次：

• 高级调度
  又称为长程调度和作业调度。调度对象是作业

• 低级调度
  低级调度又称为进程调度或短程调度，调度对象是进程（或内核级线程）

• 中级调度
  又称为内存调度。引入它的目的是提高内存利用率和系统吞吐量。

• 响应时间：指从用户通过键盘提交一个请求开始，直到屏幕上显示出处理结果为止的一段时间的间隔。

• 周转时间：从作业被提交给系统开始，到作业完成为止这段时间间隔。

• 作业调度算法

• 先来先服务（FCFS）

  • 概念：系统按照作业到达的先后顺序进行调度
  • 使用： 该算法即可用于作业调度，也可用于进程调度。

• 短作业优先(SJF)
  * 概念:SJF以作业长短来计算优先级，作业越短，优先级越高。其中作业的长短是以作业所要求的运行时间来衡量的。
  * 使用：该算法可用户作业调度和进程调度。
  * 缺点：
  * 必须预知作业的运行时间。
  * 对长作业非常不利，长作业的周转时间会明显地增加。
  * 在采用SJF算法时，人-机无法实现交互。

• 优先级调度算法（PSA）

  • 概念：作业优先级越高，就越先调度。

• 高响应比优先调度（HRRN）
  * 优先权 = （等待时间+要求服务时间）/要求服务时间。

• 进程调度的任务

  • 保存处理机的现场信息
  • 按某种算法选取进程
  • 把处理器分配给进程。

• 进程调度方式

• 非抢占式：一旦把处理机分配给某进程以后，就一直执行，直到完毕。

• 抢占式：调度程序根据某种原则去暂停某个正在执行的进程，将已分配给该进程的处理机重新分配给另一个进程。

• 进程调度算法

  • 轮转调度算法（RR）
    • 概念：让就绪队列（按照FCFS排序）的每个进程每次仅运行一个时间片，如果就绪队列上有几个进程，则每个进程每次大约都可获得1/n的处理机时间。
  • 最早截止时间有限（EDF）
    • 概念：开始截止时间越早，优先级越高。

• 死锁相关知识

  • 概念：是指多个进程在运行过程中因争夺资源而造成的一种僵局，但进程处于这种僵局后，若无外力作用他们都将无法在向前推进。
  • 产生死锁的必要条件（一共四个，任何一个不成立都不会死锁）：
    • 互斥条件（自己理解：必须有临界资源）
      一段时间内，某资源只能被一个进程调用，如果此时有其他进程请求该资源，那么请求进程等待，直到占有该资源的进程释放。
    • 请求和保持条件 （自己理解：自己有，但是还想要，但是已经没有了，自己又不给出自己有的）
      进程已经保持了一个至少一个资源，但又提出了新的资源请求，而该资源已被其他进程占有，此时请求进程被阻塞，但对自己已经获得的资源不释放。
    • 不可抢占条件（自己使用完才能释放）
      进程已获得的资源在未使用完之前不能被抢占，只能在进程使用完时自动释放。
    • 循环等待条件
      在发生死锁时，必然存在一个进程---资源的循环链，即进程集合{p0,p1,p2,,,,,pn}中的po正在等待一个P1占用的资源，P1正在等待P2占用的资源。。。。。。Pn正在等待Po占用的资源。

• 预防死锁的方法

• 破坏“请求和保持”条件
  要想破坏该条件，必须做到：当一个进程在请求资源时，它不能持有不可抢占资源。可通过两种不同的协议实现：

  • 第一种协议
    一次性把自己需要的资源都给他。优点：简单、易行且安全。缺点：资源严重浪费；使进程经常会发生饥饿现象。
  • 第二种协议
    它允许一个进程只获得运行初期所需的资源后，便开始运行。运行过程中再逐步释放已分配给自己的、且已用毕的资源，然后再请求新的所需要的资源。

• 破坏“不可抢占”条件
  当请求资源得不到满足时，释放自己已经保持的资源，待需要时再重新申请。

• 破坏“循环等待”条件
  将资源线性排序，并赋予不同的序号。然后规定：每个进程必须按序号递增的顺序请求资源。例如，一个进程开始后，可以请求某类资源Ri的单元，以后当且仅当F(Rj)>F(Ri)时，进程才可以请求资源Rj的单元。

• 产生死锁的原因

• 因为系统资源不足

• 进程运行推进的顺序不合适

• 资源分配不当。

• 避免死锁
  利用银行家算法避免死锁，最具有代表性的避免死锁的算法是Dijkstra的银行家算法。
  银行家算法中的数据结构：

  • 可利用资源向量Available。
  • 最大需求资源MAX。
  • 以分配资源Allocation。
  • 还需要的资源Need。

  Need = Max - Allocation。

• 银行家算法的举例
  这里有一个链接：http://www.cnblogs.com/xuxu8511/archive/2012/04/06/2435053.html
  讲的比较详细。