操作系统（4）

操作系统（4）

如何分析同步与互斥：

（1）分析类型：纯互斥，纯同步，同步加互斥
（2）同步+互斥先做同步后做互斥
（3）分析存在几个运行主体
（4）站在每个运行主体的角度思考：它需要申请什么资源（条件），释放什么资源（结果）
（5）分析同步信号量的初值
（6）再做互斥/纯互斥：找到临界区，完成互斥

进程间的通信：

1.类型：

低级通信：只能传递状态和整数值（控制信息），包括进程互斥和同步所采用的信号量机制。
缺点是：传送信息量小，编程复杂
高级通信：可以传送任意数量的数据
包括：共享存储区、管道、消息。
直接通信：直接传递，类似于QQ的好友聊天（管道）
间接同行：发在双方进程之外的共享数据结构，比如QQ中的QQ群（消息队列）

2.共享存储区

与UNIX系统调用有关的有四个
（1）创建或打开共享存储区（\(shmget\)）：创建新区或打开现有区，返回共享存储区ID

int shmget(key_t key,size_t size,int flag)

（2）连接共享存储区(\(shmat\)):连接共享存储区到本进程的地址空间，返回共享存储区首地址。

void *shmat(int shmid,const void *addr,int flag)

（3）删除共享存储区连接（\(shmdt\)）：拆除共享存储区与本进程地址空间的连接。

int shmdt(void *addr)

（4）共享存储区控制（\(shmctl\)）:对共享存储区进行控制

int shmctl(int shmid,int cmd,struct shmid_ds *buf)

关于死锁

一些结论：
（1）参与死锁的进程最少有两个
（2）至少有两个已经占有资源
（3）所有进程都在等待资源

产生死锁：
（1）申请不同类型的资源
（2）申请相同类型的资源（内存）
（3）PV操作不当
（4）对临时性资源的使用不加限制

死锁的两个方面 ：
防死锁：预防、避免

预防：

破坏死锁的必要条件
必要条件：
1.互斥使用：没办法
2.不可抢占：处于等待状态的可以被抢占
3.请求和保持：（1）静态资源分配（一次性全给）（2）先释放已占有的再申请新资源
4.循环等待：资源有序分配：按照编号释放（递减）或申请（递增）

避免：

在系统运行过程中，对进程进行动态检查，根据检查结果决定是否分配。
PS：避免没有预防严格

安全状态和安全序列

安全状态：
如果存在一个有所有进程构成的安全序列${P_1,P_2...P_n}$,则处于安全状态
安全序列:
就是一个给定一个进程序列，按照这个序列执行进程，不会有问题。

显然，存在一个安全序列就可以保证是安全状态，那么不存在即是不安全状态，注意不安全状态不一定会导致死锁

银行家算法

（1）有资源请求，试探性分配
（2）找安全序列
（3）找到一个就行
PS：其实就是一个DFS回溯，这个问题就复杂的是主要是安全序列的正确性

解决死锁：
检测、解除

检测

不断监视系统状态
一旦发生死锁，解除死锁

如何检测死锁：

检测时机和方式：1.进程等待时检测死锁2.定时检测3.系统资源利用率下降

死锁的检测：
最常用的检测死锁的方法就是对资源分配图进行化简
资源分配图：
方框：资源类
方框中的原点：资源实例
圆圈：进程
分配边：资源实例->进程的一条有向边
申请边：进程->资源类的一条有向边
算法流程：
定义：P[i]为请求边均能立即满足顶点

while(找不到p[i]){
	将P[i]的邻边全部删去
}

若所有的边都已被删除，则该图可完全被化简。
若不能被完全化简，则非孤立点的进程处于死锁状态（可以先想象，处于同一连通块的进程参与同一死锁）

环路与死锁：

如果资源分配图没有环路，则系统没有死锁
如果每一个资源类中只包含一个资源实例 ，则环路是死锁存在的充要条件。

解除

破坏循环等待条件：

从死锁进程中选择一个或者多个进程删除，剥夺他们资源给其他进程使用
选择的进程，一般从优先级、已经运行时间、已用资源考虑

综合处理：

三类资源：
（1）主存：抢占式
（2）作业资源（打印机、磁带、文件）：银行家算法
（3）辅存：静态资源分配法