操作系统—资源分配与调度

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1、第五章资源分配与调度5.1资源管理概述5.1.1资源管理的目的和任务什么是资源？资源包括硬件资源和软件资源。是指执行一个用户程序所需要的全部硬件设备、软件设施和数据。5.1资源管理概述5.1.1资源管理的目的和任务什么是资源管理？根据不同资源的不同特点，按用户要求对资源实行合理的分配，监察资源的使用情况，回收空闲资源，并保护资源不受非法使用。5.1资源管理概述5.1.1资源管理的目的和任务资源管理的目标（从它的反面谈起）高效（例：CPU的利用）合理（例：内存的分配）安全（例：网络访问，死锁）5.1资源管理概述5.1.1资源管理的目的和任务资源管理的任务资源数据结构的描述确定资

2、源的分配原则和调度原则执行资源分配存储控制和安全保护5.1资源管理概述5.1.2资源的分类方法（p120）物理资源与程序资源单一访问入口资源和多访问入口的资源等同资源虚拟资源5.1资源管理概述5.1.3资源管理的机构和策略（p121）机构：操作系统实现资源管理的部分策略：关于这部分操作系统的具体设计注意：由于每种资源具有各自的特点，分配的机制和策略不尽相同，本章主要从资源的一般共性出发，着重讨论资源分配的一般机制和策略，具体的实施将在后续各章中陆续展开讨论。5.2资源分配机制5.2.1资源描述器（resourcedescriptor，RD）资源描述器（表5.1，p121）：描

3、述资源的数据结构。操作系统通过这些数据结构而感知到资源的存在，并对资源进行管理。最小分配单位：某一类资源根据需要划分为不可再分割的基本分配单位。一个最小分配单位通过一个资源描述器加以描述。5.2资源分配机制5.2.1资源描述器资源描述器的组织方式：表：适合于分配单位数量固定不变队列：适合于分配单位数量是变化的最大数组法：适合于分配单位的最大数量是已知的。如一个硬盘空间是不变的，当确定最小分配单位后，便可生成所有的资源描述器。5.2资源分配机制5.2.2资源信息块（rib）（p122，图5.1）资源信息块包含如下内容：等待进程队列可利用资源队列资源分配程序入口地址5.3资源分配

4、策略5.3.1概述资源分配的两个目标：吞吐率：在单位时间内完成工作量的量度。响应时间：提交请求和返回该请求的响应之间所使用的时间。吞吐率和响应时间是服务系统（如：数据库服务器、web服务器等）的两个最为重要的评价指标，所追求的目标就是高吞吐率和短响应时间。5.3资源分配策略5.3.1概述在其他条件不变的情况下，吞吐率与响应时间往往存在矛盾的，即以牺牲响应时间来获取高吞吐率，或以牺牲吞吐率来获取短响应时间。系统设计时需要根据应用环境作出平衡。ABAABAB5.3资源分配策略5.3.2先请求先服务(FIFO—FirstInFirstOut)排序原则：按请求的先后次序排序。即：新产

5、生的请求均排在队尾，分配时在队首。适用范围：系统中的一切资源。优点：简单、次序不会改变、系统开销小。缺点：未对请求特征、占用资源时间长短等因素加以考虑，不利于短作业，系统无法进行干预。5.3资源分配策略5.3.3优先调度：系统对每个进程(或作业)，都指定一个优先级以反映请求资源的紧迫程度排序原则：按优先级的高低排序。即：新产生的请求，按其优先级的高低插入到队列中相应的位置。优点：系统可进行干预，以优化资源的使用方式缺点：插入时要搜索队列、有时无法用队列实现，另外如何合理地分配优先级也是一个问题。适用的资源：由于系统开销较大，主要用于系统中的紧缺资源(如处理机的分配)。5.3资

6、源分配策略资源分配策略的总原则：保证紧急事务优先处理保证低级事务得到处理保证轻量事务及时处理5.4死锁5.4.1死锁的概念死锁是一个较为复杂的概念，在讲这个概念之前，先看一些例子。例1：网上交易支付问题卖方与买方谈妥后，买方交付了60%的货款，然后卖方向买方发货。当收到货物后，买方不满意货物提出退货，然而卖方认为理由不合理，不予退货。交易无法推进下去。思考：你认为应该怎样解决？5.4死锁例2：十字路的交通问题（练习题P1385-7）思考：它们是如何导致死锁的？5.4死锁例2：回顾：生产者－消费者问题消费者在未检查缓冲区是否为空的时候便申请了读写许可mutex，当缓冲区为空时，

7、消费者需要等生产者生产产品，然而生产者同样因为在等待消费者释放缓冲区而陷入了死锁。mutex=1;full=0;empty=n;p1(　)　p2(　){while(生产未完成)　　　{while(还要继续消费){．．．　　　　　　　{p(mutex)；生产一个产品；p(full)；p(empty)；从缓冲区中取产品；p(mutex)；v(mutex)；送一个产品到缓冲区；v(empty)；v(mutex)；．．．v(full)；消费一个产品；}}　　　}}5.4死锁5.4.1死锁的概念例3：设系统只有一