1） 解决资源分配问题； 2） 资源分配中防止出现死锁； 3） 解决资源的存取、使用方法问题； 4 ）提供资源的存取的控制和实施安全保护 措施。
5.1.2 资源的分类方法


1． 2． 3． 4．
物理和程序资源 单入口和多入口资源 等同资源 虚拟资源

5.1.3 资源管理的的机构和策略

5.4 死锁（deadlock ）
5.4.1死锁的概念 死锁是两个或多个进程无止境地等候着 永远不会成立的条件的一种系统状态。 也可以说，死锁是两个或两个以上的进 程中的每一个都在等待其中另一个进程 释放资源而被封锁，它们都无法向前推 进，这种现象称为死锁。
死锁的表示

死锁可以用有向图来表示，有向图形成 环路则形成死锁。例如，有 P1 ， P2 两个 进程，共享一台打印机资源 R1 和一台输 入机 R2 ，在工作使用时，共享资源被独 占。死锁的有向示意图
p2
p3
5.4.2 死锁的起因

1、死锁的起因



死锁的起因是并发进程的资源竞争。产生死 锁的根本原因， 系统提供的资源个数少于并发进程所需要的 该类资源数和进程推进顺序非法。 我们可以采用适当的资源分配算法，以达到 消除死锁的目的。
死锁的图解
进程p1、p2运行线路
说明：R1、 R2各只有1 个。且两进 程只有同时 拥有R1和 R2才可以完 成任务！
打印机R1 P1 输入机R2 P2

例１ 进程推进顺序不当产生死锁。

设系统有打印机、读卡机各一台，它 们被进程Ｐ和Ｑ共享。两个进程并发 执行，它们按下列次序请求和释放资 源：
请求 读卡机 请求 打印机 释放 读卡机 释放 打印机
进程Ｐ
进程Q
请求 打印机
请求 读卡机
释放 读卡机
释放 打印机

说明：
2. 资源描述器 rd 的内 容(见左)：
描述器rd的链接信息
存取权限 密级
5.2.2 资源信息块rid (resource information block)
rib 等待队列头指针
pcb1
pcb2
…
pcbn
可利用资源队列头指针
资源分配程序入口地址
rd1
rd2
…
rdm
5.3 资源分配策略


3、关于死锁的进一步说明

（ 1 ）死锁是进程之间的一种特殊关系， 是由资源竞争引起的僵局关系，因此， 当我们提到死锁时，至少涉及到两个进 程。

虽然单个进程也可能锁住自己，但那是程 序设计错误而不是死锁；

（ 2 ）当出现死锁时，首先要弄清楚被 锁的是哪些进程因竞争哪些资源被锁；

（ 3 ）在多数情况下，一系统出现死锁，是 指系统内的一些而不是全部进程被锁，它们 是因竞争某些而不是全部资源而进入死锁。
5.3.1 概述 对计算机资源进行分配，我们一般考虑三方面 的情况：


1． 如何管理请求资源的队列； 2． 如何对等同资源的选择； 3． 如何确定实施资源分配时机

（1） 处理机空闲； （2） 存储区释放为空闲区； （3）外部设备发生中断；
5.3.2 先请求先服务FIFO（First In First Out）
缺1个 m
n
例４ 对临时性资源使用不加限制引起死锁 进程通信时使用的信件可以看作是一种 临时性资源。如果对信件的发送和接收 不加限制的话，则可能引起死锁。



比如，进程P1 等待进程P3 的 信件S3 ，之后再向进程P2 发 送信件S1； P2 又要等待P1 的信件S1 ，之 p1 后再向P3 发送信件S2； 而P3 也要等待P2 的信件S2 ， 之后才能发出信件S3。 在这种情况下就形成了循环等 待，永远结束不了，产生死锁。
进程Q2 ……… P(s2); 使用r2 P(s1); 使用r1 … V(s2); 释放r2; V(s1); 释放r1; …

(分析)由于Q1 和Q2 并发执行，于是可能产生 这样的情况：



进程Q1 执行了P(s1)后，在执行P(s2)之前，进程Q2 执行了P(s2)，当进程Q1 再执行P(s2)时将等待，此 时，Q2再继续执行P(s1)，也处于等待。 这种等待都必须由对方来释放，显然，这不可能的， 产生了死锁。 注意这里发生死锁未涉及到资源，而是P 操作安排不 当，所以，死锁也可能在不包括资源的情况下产生。
旋转调度
顺序 顺序 柱面号 柱面号 盘面号 盘面号 块号 块号
改进2：由于5 号 柱面要进行3次 访问，所以可以 调整访问顺序， 减少旋转圈数。
11
22 3 4 5 3 4 5
22
55 5 5 5
77
22 3 3 6 3 3 6
77
11 8 5 3 5 8 3
5 40 40
旋转调度：在满足一个磁盘请求时，总是选 取与当前读写磁头旋转方向上最近的那个请 求，使旋转圈数最少。

4、采用剥夺式调度方法可以破坏第三个条件 （不剥夺条件），但剥夺调度方法目前只适用 于对主存资源和处理器资源的分配，当进程在 申请资源未获准许的情况下，如能主动释放资 源（一种剥夺式），然后才去等待，以后再一 起向系统提出申请，也能防止死锁，但这些办 法不适用于所有资源。
解决死锁问题的三个策略（1）
例３ 同类资源分配不当引起死锁

若系统中有m个资源被n个进程共享，当每 个进程都要求k个资源，而m < n*k时（即资 源数小于进程所要求的总数时），如果分配 不得当就可能引起死锁。

例如，m=3，n=3，k=2，采用的分配策略 是为每个进程轮流分配。首先，为每个进程 轮流分配一个资源，这时，系统中的资源都 已分配完了；于是第二轮分配时，各进程都 处于等待状态，导致了死锁。




由于进程P 和Q 执行时，相对速度无法预知，当出 现进程Ｐ占用了读卡机，进程Ｑ占用了打印机后， 进程Ｐ又请求打印机，但因打印机被进程Ｑ占用， 故进程Ｐ处于等待资源状态； 这时，进程Ｑ执行，它又请求读卡机，但因读卡机 被进程Ｐ占用而也只好处于等待资源状态。 它们分别等待对方占用的资源，致使无法结束这种 等待，产生了死锁。 但是如果它们速度有快有慢，避免了上述僵局是可 以不产生死锁的。
第5章 资源分配与调度
主要内容：



1．资源管理概述 2．资源分配机构 3． 资源分配策略 4． 死锁
5.1 概述
如何满足？ 有限资源

众多的请求分配资源
实际上，操作系统进行资源管理时，可 以采用某种技术，使一些相互竞争的进 程共享有的限资源。
5.1.1 资源管理的目的和任务

1． 资源管理的目的

为计算机用户提供一种简单而有效地使用资 源的方法，充分发挥各种资源的作用。其应 达到的目的是：


1） 保证资源的高利用率； 2） 在“合理”的时间内使所有用户有获得所需 资源的机会； 3） 对不可共享的资源实行互斥； 4） 防止由资源分配不当而引起的死锁。

2． 资源管理的任务


这些条件并不完全独立。但单独考虑每个条件 是有用的，只要能破坏这四个必要条件之一， 死锁就可防止。
说明： 1、以上前三个条件是死锁存在的必要条件， 但不是充分条件。 2、第四个条件是前三个条件同时存在时产生 的结果。
3、破坏第一个条件（互斥条件），使资源可同 时访问而不是互斥使用，是个简单的办法，磁盘 可用这种办法管理，但有许多资源往往是不能同 时访问的，所以，这种做法许多场合行不通。
就绪队列表指针
pcb1 pcb2
。。。
pcbn
先
按请求的先后次序
后
5.3.3 优先调度1（优先级高为先）
就绪队列表指针
pcb1 pcb2
。。。
pcbn
按优先级的高低
高 低
单就绪队列
5.3.3 优先调度2（优先级高为先）
高 就绪队列表指针
。。。
优 先 级
。。。
。。。
低
按请求的先后次序 先 后
多就绪队列
1．静态分配资源


静态分配是指一个进程必须在执行前就申请它 所要的全部资源，并且直到它所要的资源都得 到满足后才开始执行。 无疑的，所有并发执行的进程要求的资源总和 不超过系统拥有的资源数。

采用静态分配后，进程在执行中不再申请资源， 因而，不会出现占有了某些资源再等待另一些资 源的情况，即破坏了第二个条件（占有和等待条 件）的出现。静态分配策略实现简单，被许多操 作系统采用。但这种策略严重地降低了资源利用 率。
5.3.4 针对设备特性的调度
扇区
第0道
硬盘图示
5.3.4 针对设备特性的调度（实例） 例如，对 磁盘同时 有5个访 问请求如 左表示。
顺序 1 2 3 4 5 柱面号 5 5 5 40 2 盘面号 2 3 3 6 7 块号 1 8 5 3 7
分析：如果当前移动臂位于1号柱面， 按上述顺序访问移动臂移动如下：
机构
包括描述资源的数据结构、资源共享和互斥的技术等。

பைடு நூலகம்
策略
给出资源管理的的机构的使用方法，即给出资源的使用 方法。
5.2 资源分配机制
5.2.1资源描述器 1 ．描述各类资源的 最小分配单位的数据 结构称为资源描述器
rd（resource descriptor

资源名 资源类型 最小分配单位的大小 最小分配单位的地址 分配标志
解决死锁问题的三个策略（2）
2．动态分配资源 既进行分配资源时，阻止第四个条件（循 环等待条件）的出现。 如：有序资源分配策略。