操作系统：预防死锁策略与处理机调度

"预防死锁是操作系统中的一个重要概念，主要目的是避免多个进程在资源分配中陷入无法继续执行的状态。本章节聚焦于处理机调度与死锁的管理，讲解了不同层次的处理机调度策略以及预防死锁的方法。 在处理机调度中，操作系统需要面对多用户对CPU资源的竞争。处理机调度分为高级调度（作业调度）和低级调度（进程调度）。高级调度负责在外存的作业后备队列中选择作业调入内存，并创建进程，分配资源，然后将进程放入就绪队列。作业调度在批处理系统中尤为重要，而在分时系统中，由于输入直接进入内存，作业调度的需求相对减少。 低级调度，即进程调度，关注的是就绪队列中的进程。它决定了哪个进程将获取处理机执行权，这一决策直接影响系统的吞吐量和响应时间。进程调度有多种算法，如先来先服务（FCFS）、短进程优先（SPF）、时间片轮转等，每种算法都有其优缺点，适用于不同的应用场景。 死锁是当两个或更多进程相互等待对方释放资源而无法继续执行的情况。为了预防死锁，一种方法是摒弃"请求和保持"条件。这意味着每个进程必须在开始运行前一次性申请所有所需资源，只有当所有资源都可用时才会分配。这种方法虽然简单安全，但可能导致资源浪费，因为进程可能因无法获取全部资源而延迟执行。 死锁的必要条件包括互斥、占有并等待、无剥夺和循环等待。为了防止这些条件出现，预防死锁的策略通常包括资源预分配、一次性分配、避免环路等待等。资源预分配要求系统在进程开始时就分配所有资源，一次性分配则要求进程在运行前获取所有资源，而避免环路等待则是通过某种排序或资源分配策略来消除可能的环状等待链。 此外，操作系统还可以通过死锁检测和解除机制来应对已发生的死锁。检测通常通过资源图或银行家算法来识别死锁状态，解除则可能涉及进程终止、资源抢占或其他恢复策略。 处理机调度和死锁管理是操作系统设计的关键部分，它们直接影响系统的效率和稳定性。理解并合理应用各种调度策略和死锁预防方法，对于优化系统性能至关重要。"