操作系统中的死锁预防与处理策略

"本资源主要讨论了处理机调度与死锁的相关内容，特别是处理死锁的基本方法，包括预防死锁、避免死锁、检测死锁和解除死锁。此外，还涉及了处理机调度的层次、调度算法以及处理机状态等操作系统的核心概念。" 在操作系统中，死锁是一个严重的问题，它指的是两个或多个进程相互等待对方释放资源，导致它们都无法继续执行的情况。处理死锁的基本方法主要包括以下四个方面： 1. **预防死锁**：这是一种静态方法，旨在通过设计资源分配策略，在系统设计阶段就消除产生死锁的可能性。具体来说，可以通过设定规则，破坏产生死锁的四个必要条件——互斥、占有并等待、无剥夺和循环等待中的一个或多个。例如，可以强制要求所有进程在开始执行前一次性申请所有所需资源，从而消除循环等待。 2. **避免死锁**：这是一种动态方法，它允许系统在运行时根据当前资源分配状态动态调整，确保不会出现可能导致死锁的状态。这通常涉及到资源分配的算法，如银行家算法，通过预先计算安全状态来确保系统不会陷入死锁。 3. **检测死锁**：即使采取了预防措施，也可能由于系统的复杂性或新情况的出现而导致死锁。检测死锁的目的是找出系统中已存在的死锁，并采取相应措施。常见的检测方法包括资源图分析和系统状态监控。 4. **解除死锁**：一旦检测到死锁，就需要解除它。解除死锁的方法包括撤销进程、剥夺资源、回滚事务等。最简单的可能是强制结束一个或多个参与死锁的进程，使其释放资源，从而打破循环等待。 除了死锁处理，资源中还提到了处理机调度的重要性。处理机调度是操作系统的关键组成部分，它决定了如何在多个进程中公平有效地分配CPU时间。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**（作业调度）：负责将外存中的作业调入内存，创建进程，并分配必要的资源。在批处理系统中，由于作业先存储在外存，所以需要作业调度。而在分时系统中，由于用户可以直接通过键盘输入命令，所以作业调度通常不那么重要。 - **低级调度**（进程调度）：是操作系统中最基础的调度，决定哪个就绪进程将获取CPU。它负责从就绪队列中选择一个进程并分配处理机，使得系统能快速响应用户的请求。 处理机还有两种状态，即核心态（管态）和用户态（目态）。核心态下，操作系统可以执行所有指令并访问所有资源，而用户态则限制了对特权指令的使用，以保护系统不受恶意程序的影响。状态转换通常发生在程序请求操作系统服务（系统调用）或发生中断时。 本资源深入探讨了操作系统中处理机调度的层次、调度算法以及处理死锁的各种策略，对于理解和解决实际操作系统中的并发问题具有重要的理论指导意义。