操作系统进程管理：死锁检测与处理机调度策略

"本文主要介绍了操作系统中的进程管理，特别是针对死锁的检测与解除，以及进程调度的相关概念和算法。" 在操作系统中，进程管理是一个关键的领域，它涉及到进程的创建、同步、通信和销毁等多个方面。其中，死锁是多道程序设计中可能出现的一种异常状态，指两个或多个进程互相等待对方释放资源，导致它们都无法继续执行。死锁的检测通常通过操作系统持续监控系统状态来实现，一旦检测到死锁，就需要采取相应的策略来解除，如回滚、资源剥夺或进程终止，目标是以最小的代价恢复系统的正常运行。 进程调度是进程管理中的重要环节，它负责决定哪个进程能够获取CPU进行执行。根据调度的层次，可以分为高级调度、中级调度和低级调度。高级调度，也称为作业调度，主要关注长时间尺度的进程调度，比如分钟、小时或天。中级调度负责进程在内存和外存之间的交换，以优化内存资源的利用。低级调度，或称微观调度，是实时性最强的，它在毫秒级别上进行，选择就绪队列中的进程进行执行。 进程调度的职能包括记录系统中所有进程的状态，确定分配CPU的原则，分配和回收CPU给进程。调度的时机可能发生在进程完成、进程等待I/O、时间片用完、有更高优先级进程就绪，或者在进程通信中执行原语操作时。为了实现这些职能，操作系统通常使用队列作为主要的数据结构来组织进程控制块（PCB）。 调度方式有两种：非剥夺式和剥夺式。非剥夺式调度一旦分配CPU给进程，该进程会一直执行到完成或主动释放CPU；而剥夺式调度允许高优先级进程抢占正在执行的进程的CPU。常见的调度算法有先来先服务（FCFS）、轮转调度、分级轮转法和优先数法。在设计调度算法时，需要考虑公平性、资源利用率、响应时间和系统吞吐量等因素。 先来先服务（FCFS）是最简单的调度算法，按照进程到达的顺序依次执行，但可能导致短进程等待时间过长，影响效率。轮转调度则是为了提高交互性，通过给每个进程分配固定的时间片来轮流执行。分级轮转法是对轮转调度的改进，将进程按优先级划分到不同的队列，优先级高的队列获得更小的时间片。优先数法则根据进程的优先级决定其执行顺序，可以是抢占式的，即高优先级进程可以中断低优先级进程的执行。 操作系统通过有效的进程管理和调度策略，确保了系统资源的合理分配和高效利用，同时通过死锁检测与解除机制，防止和解决了可能导致系统瘫痪的潜在问题。