文章目录
1. 页面置换算法
- 最佳置换算法（OPT）
从主存中移出永远不再需要的页面；如无这样的页面存在，则选择最长时间不需要访问的页面。于所选择的被淘汰页面将是以后永不使用的，或者是在最长时间内不再被访问的页面，这样可以保证获得最低的缺页率。 - 先进先出置换算法（FIFO）
是最简单的页面置换算法。这种算法的基本思想是：当需要淘汰一个页面时，总是选择驻留主存时间最长的页面进行淘汰，即先进入主存的页面先淘汰。其理由是：最早调入主存的页面不再被使用的可能性最大。FIFO算法还会产生 当分配的物理块数增大而页故障数不减反增的异常现象，称为Belady异常。FIFO算法可能出现Belady异常，而LRU和OPT算法永远不会。 - 最近最久未使用（LRU）算法
利用局部性原理，根据一个作业在执行过程中过去的页面访问历史来推测未来的行为。它认为过去一段时间里不曾被访问过的页面，在最近的将来可能也不会再被访问。所以，这种算法的实质是：当需要淘汰一个页面时，总是选择在最近一段时间内最久不用的页面予以淘汰。 - 时钟(CLOCK)置换算法
2. 磁盘调度算法
- 先来先服务（FCFS）
按照请求的顺序去完成服务，缺点是寻到时间会很长。 - 最短寻道优先（Shortest Seek First，SSF）
总是处理于磁头距离最近的请求以使寻道时间最小化。
如：当对柱面11的寻道正在进行，又按顺序到达了1、36、16、34、9 和 12 的请求。利用 SSF 算法，处理的请求依次是 12、9、16、1、34 和 36。
缺点就是当磁盘负载很重，不断又新的请求到达的时候，两端极端区域的请求就会长时间得不到执行。 - 扫描算法（SCAN ）
SCAN 算法在磁头当前移动方向上选择于当前磁头所在磁道最近的请求作为下一次服务的对象，实际上就是在最短寻道优先算法的基础上规定了磁头的运动方法。 - 循环扫描（C-SCAN）
循环扫描（C-SCAN）调度是 SCAN 的一个变种，以提供更均匀的等待时间。像 SCAN 一样，C-SCAN 移动磁头从磁盘一端到磁盘另一端，并且处理行程上的请求。然而，当磁头到达另一端时，它立即返回到磁盘的开头，而并不处理任何回程上的请求
3. 死锁
死锁概述
- 如果一个进程集合中的每一个进程都在等待只能由该进程集合中的其他进程才能引发的事件，那么，该进程集合就是死锁的。
- 在大多数情况下，每一个进程锁等待的事件是释放该进程集合中其他进程所占的资源。换言之，这个死锁进程集合中的每一个进程都在等待另一个死锁进程已经占有的资源。
资源死锁的条件
- 互斥条件
每个资源要么分配给一个进程，要么就是可用的。 - 占有和等待条件
进程已经保持了至少一个资源，但又提出了新的资源请求，而该资源已被其他进程占有，此时请求进程被阻塞，但对自己已获得的资源保持不放。 - 不可抢占条件
进程所获得的资源在未使用完毕之前，不能被其他进程强行夺走，即只能由获得该资源的进程自己来释放（只能是主动释放)。 - 环路等待条件
死锁发生时，系统一定有两个或两个以上的进程组成一条环路，该环路中的每个进程都在等待着下一个进程所占有的资源。
处理死锁的方法
-
预防死锁
通过设置某些限制条件，去破坏产生死锁的四个必要条件中的一个或几个条件，来防止死锁的发生。- 破坏“互斥”条件
- 破坏“占有并等待”条件:
破坏“占有并等待”条件，就是在系统中不允许进程在已获得某种资源的情况下，申请其他资源。即要想出一个办法，阻止进程在持有资源的同时申请其他资源。
方法一：创建进程时，要求它申请所需的全部资源，系统或满足其所有要求，或什么也不给它。这是所谓的 “ 一次性分配”方案。
方法二：要求每个进程提出新的资源申请前，释放它所占有的资源。这样，一个进程在需要资源S时，须先把它先前占有的资源R释放掉，然后才能提出对S的申请，即使它可能很快又要用到资源R。 - 破坏“不可抢占”条件：
破坏“不可抢占”条件就是允许对资源实行抢夺。 如果一个进程请求当前被另一个进程占有的一个资源，则操作系统可以抢占另一个进程，要求它释放资源。只有在任意两个进程的优先级都不相同的条件下，方法二才能预防死锁。 - 破坏“循环等待”条件：
破坏“循环等待”条件的一种方法，是将系统中的所有资源统一编号，进程可在任何时刻提出资源申请，但所有申请必须按照资源的编号顺序（升序）提出。这样做就能保证系统不出现死锁。
-
避免死锁
死锁避免的基本思想是：系统对进程发出的每一个系统能够满足的资源申请进行动态检查，并根据检查结果决定是否分配资源，如果分配后系统可能发生死锁，则不予分配，否则予以分配，这是一种保证系统不进入死锁状态的动态策略。 【银行家算法】 -
检测死锁
允许系统在运行过程中发生死锁，但可设置检测机构及时检测死锁的发生，并采取适当措施加以清除。 -
解除死锁
当检测出死锁后，便采取适当措施将进程从死锁状态中解脱出来。
避免死锁的方法：银行家算法
3. 进程的调度
进程调度算法
批处理系统
批处理系统没有太多的用户操作，在该系统中，调度算法目标是保证吞吐量和周转时间（从提交到终止的时间）。
- 先来先服务（FCFS）
非抢占式的调度算法，按照请求的顺序进行调度。
有利于长作业，但不利于短作业，因为短作业必须一直等待前面的长作业执行完毕才能执行，而长作业又需要执行很长时间，造成了短作业等待时间过长。 - 短作业优先（SJF）
非抢占式的调度算法，按估计运行时间最短的顺序进行调度。
长作业有可能会饿死，处于一直等待短作业执行完毕的状态。因为如果一直有短作业到来，那么长作业永远得不到调度。 - 最短剩余时间优先（SRTN）
最短作业优先的抢占式版本，按剩余运行时间的顺序进行调度。当一个新的作业到达时，其整个运行时间与当前进程的剩余时间作比较。如果新的进程需要的时间更少，则挂起当前进程，运行新的进程。否则新的进程等待。
交互式系统
交互式系统有大量的用户交互操作，在该系统中调度算法的目标是快速地进行响应。
- 时间片轮转
将所有就绪进程按 FCFS 的原则排成一个队列，每次调度时，把 CPU 时间分配给队首进程，该进程可以执行一个时间片。当时间片用完时，由计时器发出时钟中断，调度程序便停止该进程的执行，并将它送往就绪队列的末尾，同时继续把CPU 时间分配给队首的进程。
时间片轮转算法的效率和时间片的大小有很大关系：
- 因为进程切换都要保存进程的信息并且载入新进程的信息，如果时间片太小，会导致进程切换得太频繁，在进程切换上就会花过多时间。
- 而如果时间片过长，那么实时性就不能得到保证。
-
优先级调度
为每个进程分配一个优先级，按优先级进行调度。
为了防止低优先级的进程永远等不到调度，可以随着时间的推移增加等待进程的优先级。 -
多级反馈队列
一个进程需要执行 100 个时间片，如果采用时间片轮转调度算法，那么需要交换 100 次。
多级队列是为这种需要连续执行多个时间片的进程考虑，它设置了多个队列，每个队列时间片大小都不同，例如1,2,4,8,…。进程在第一个队列没执行完，就会被移到下一个队列。这种方式下，之前的进程只需要交换 7 次。
每个队列优先权也不同，最上面的优先权最高。因此只有上一个队列没有进程在排队，才能调度当前队列上的进程。
可以将这种调度算法看成是时间片轮转调度算法和优先级调度算法的结合。
这样的做法保证了进程待的时间越久，可以获取的时间片越多，但是优先级会越低，保证了不会长时间霸占CPU，新来的进程可以获得较高的优先级。
实时系统
实时系统要求一个请求在一个确定时间内得到响应。
分为硬实时和软实时，前者必须满足绝对的截止时间，后者可以容忍一定的超时。
4. 线程同步
5. 进程通信
进程同步与进程通信很容易混淆，它们的区别在于：
- 进程同步：控制多个进程按一定顺序执行；
- 进程通信：进程间传输信息。
- 管道
- FIFO
也称为命名管道，去除了管道只能在父子进程中使用的限制。 - 消息队列
相比于 FIFO，消息队列具有以下优点：
（1） 消息队列可以独立于读写进程存在，从而避免了 FIFO 中同步管道的打开和关闭时可能产生的困难；
（2）避免了 FIFO 的同步阻塞问题，不需要进程自己提供同步方法；
（3）读进程可以根据消息类型有选择地接收消息，而不像 FIFO 那样只能默认地接收。 - 信号量
它是一个计数器，用于为多个进程提供对共享数据对象的访问。 - 共享存储
允许多个进程共享一个给定的存储区。 - 套接字
6. 虚拟内存
虚拟内存的目的是为了让物理内存扩充成更大的逻辑内存，从而让程序获得更多的可用内存。
为了更好的管理内存，操作系统将内存抽象成地址空间。每个程序拥有自己的地址空间，这个地址空间被分割成多个块，每一块称为一页。这些页被映射到物理内存，但不需要映射到连续的物理内存，也不需要所有页都必须在物理内存中。当程序引用到不在物理内存中的页时，由硬件执行必要的映射，将缺失的部分装入物理内存并重新执行失败的
指令。
扫一扫
1万+
被折叠的 条评论
为什么被折叠?
到【灌水乐园】发言
