操作系统：死锁原因与处理机调度

"操作系统第三章-处理机调度与死锁" 操作系统是计算机系统的核心部分，它负责管理和控制系统的各种资源，包括处理机。本章重点讨论了处理机调度和死锁这两个关键概念。 处理机调度是操作系统中的核心问题，其目标是优化系统的性能，如提高处理机利用率、增加吞吐量和缩短响应时间。处理机调度分为多个层次，包括高级调度（作业调度或长程调度）、中级调度和低级调度（进程调度或短程调度）。高级调度关注的是选择外存中哪些作业调入内存，创建进程并分配资源；中级调度涉及进程在内存和外存之间的交换，以优化内存使用；而低级调度则是决定就绪队列中哪个进程将立即获得处理机执行。 处理机的状态对于理解调度过程至关重要，分为核心态和用户态。核心态允许执行特权指令，访问所有资源，而用户态则限制了这些权限，防止应用程序对内核造成破坏。状态的转换通常发生在程序请求操作系统服务（系统调用）或出现中断和异常事件时。 死锁是指两个或更多进程在等待对方释放资源，导致它们都无法继续执行的状态。死锁的产生主要由两方面原因： 1. 竞争资源引起进程死锁： - 可剥夺和非剥夺性资源：有些资源可以被抢占，而有些则不行。当进程因不可剥夺的资源陷入等待时，可能导致死锁。 - 竞争非剥夺性资源：例如，多个进程可能同时请求同一不可抢占资源，引发死锁。 - 竞争临时性资源：一次性使用的资源，如信号量、中断信号等，如果分配不当，也可能导致死锁。 2. 进程推进顺序不当： 图3-15可能展示了进程之间请求和释放资源的错误顺序，这种顺序可能导致循环等待，从而产生死锁。 为了避免死锁，操作系统采取了多种策略，包括预防死锁、避免死锁和检测与解除死锁。预防死锁通过设置严格的资源分配和进程推进规则，消除死锁发生的四个必要条件：互斥、占有并等待、无剥夺和循环等待。避免死锁则是动态地分配资源，确保不会形成死锁状态。而检测与解除死锁则是在发生死锁后，通过检测算法找出死锁进程并采取相应措施，如回滚、进程终止或资源剥夺。 理解处理机调度和死锁对于设计高效、稳定的操作系统至关重要，它们直接影响到系统的性能和用户满意度。操作系统必须能够有效地管理处理机资源，同时防止和解决可能出现的死锁问题，以保证系统的正常运行。